使用异质性压能交互致动模组的能量储存系统及其方法与流程

1.本发明涉及清洁能源发电的技术领域，特别地，涉及一种使用异质性压能交互致动模组的能量储存系统及其方法。


背景技术：

2.由于地球上的人们对电能有大量的需求。因此，科学家们穷尽能力思考许多种产生电能的方法，例如通过燃烧、核裂变、核聚变、太阳光、水力、风力等方式产生电力。
3.传统上，科学家经常使用燃烧煤炭与核能等产生电能，但是燃烧过后的二氧化碳与核能反应使用的反应物质对环境十分有害；此外，若要避免造成环境的危害，科学家进一步采用较为环保的太阳能或水力能等进行绿色发电。虽然，绿色发电可能对环境较为友善与环保，但是发电效率通常受到气候与环境的影响与限制，且发电成本通常是昂贵的。因此，发电的方式若要同时地兼顾环保又要有好的发电效率，就目前的技术是十分困难的。


技术实现要素：

4.本发明提供一种使用异质性压能交互致动模组的能量储存系统及其方法，以解决先前技术的缺失。
5.本发明的一个实施例是提供一种异质性压能交互致动模组，提供第一容器以设置第一流体与第二容器以设置第二流体，藉由气体与第三流体之间的压力作用，而达成储能与释能的目的。
6.本发明的另一个实施例是根据上述异质性压能交互致动模组，通过单一模组或是组合多个的单一模组，以决定输出压力的大小。
7.本发明的另一个实施例是根据上述异质性压能交互致动模组，执行第一操作模式以储存第一压力能与执行第二操作模式将第一压力能转换为第二压力能。
8.本发明的另一个实施例是根据上述异质性压能交互致动模组，提供孔盖与维修管道，以供维修者维修第一容器与第二容器。
9.本发明的另一个实施例是根据上述异质性压能交互致动模组，提供压力传感器感测压力。
10.本发明的另一个实施例是根据上述异质性压能交互致动模组，提供泵调节第三流体与第二流体之至少一者。
11.本发明的另一个实施例是根据上述异质性压能交互致动模组，提供具有开启模式与关闭模式的阀体，藉由切换开启模式与关闭模式，以执行第一操作模式或第二操作模式。
12.本发明的另一个实施例是根据上述异质性压能交互致动模组，提供控制器操作阀体，以将第一流体控制在预定压力，且在第一流体具有预定压力时，第一流体停止被压缩。
13.本发明的另一个实施例是根据上述异质性压能交互致动模组，提供控制器控制阀体与接收来自于压力传感器的感测信号，以达到在第一操作模式与第二操作模式自动切换的目的。
14.本发明的另一个实施例是提供一种异质性压能交互致动能量储存系统，通过第一管道与第二管道连接多个异质性压能交互致动模组、液体源与转换器，以藉由第三流体的流动而利用第一流体储能与藉由第一流体释放压力能于第二流体与第三流体而促使转换器产生电能，且藉由回收流体以再次进行下一次的储能与释能，进而获得环保的电能。
15.本发明的另一个实施例是提供一种异质性压能交互致动能量储存方法，能够利用异质性压能反复地进行储能与释能。
16.为实现上述实施例之功能及目的或其他目的，本发明提供一种异质性压能交互致动模组能够执行第一操作模式与第二操作模式。在执行第一操作模式时，异质性压能交互致动模组接收第三流体，以及在执行第二操作模式时，异质性压能交互致动模组连接一转换器以将第三流体推向转换器。异质性压能交互致动模组包含第一容器与第二容器。第一容器形成第一容置空间以储存第一流体。第二容器设置于第一容器之一侧。第二容器连通第一容器。此外，第二容器形成第二容置空间以储存第二流体。其中，当执行第一操作模式时，第三流体注入第二容置空间，使得第三流体驱使第二流体朝该第一容置空间流动，进而在第一容置空间持续地压缩第一流体，直到第一流体作用于第一容置空间具有预定压力，进而让第一容器储存第一压力能；以及，当执行第二操作模式时，第一流体持续地膨胀，以驱使第二流体泄出，以将第一压力能转换为一第二压力能而驱动转换器。
17.为达上述实施例之功能及目的或其他目的，本发明提供一种异质性压能交互致动储存系统。异质性压能交互致动储存系统包含多个异质性压能交互致动模组、液体源、泵、转换器、第一管道与第二管道。每个异质性压能交互致动模组还包含第一容器与第二容器。第一容器形成第一容置空间以储存第一流体。第二容器设置于第一容器之一侧。第二容器连通第一容器。第二容器形成第二容置空间以储存第二流体。液体源储存第三流体。泵设置在液体源与异质性压能交互致动模组之间。泵调节液体源之第三流体进入异质性压能交互致动模组。转换器接收与输出第三流体。第一管道形成一第三容置空间。第一管道具有多个连接埠、第一连接口与第三连接口。每个连接埠连通每个第二容置空间与每个第三容置空间。第一连接口与第三连接口分别地连通第三容置空间。第一连接口与第三连接口形成在第一管道的二末端。第一连接口耦接液体源之第一端与第三连接口耦接转换器之第一端。第二管道形成一第四容置空间。第二管道的一个第一端耦接转换器的一个第二端和第二管道的一个第二端耦接液体源的一个第二端。其中，当执行第一操作模式时，来自于液体源之第三流体经由泵的调节而通过第一管道注入第二容置空间，使得第三流体驱使第二流体朝第一容置空间流动进而在第一容置空间持续地压缩第一流体，直到第一流体作用于第一容置空间具有预定压力，进而让第一容器储存第一压力能；以及，当执行第二操作模式时，第一流体持续地膨胀，以驱使第二流体朝第一管道泄出，以将第一压力能转换为第二压力能的第二流体通过第一管道驱动转换器以产生电能，又经驱动转换器之后的第三流体通过第二管道流回液体源，且泵将液体源之第三流体再次注入异质性压能交互致动模组。
18.为达上述目的或其他目的，本发明提供一种异质性压能交互致动模组能够执行第一操作模式与第二操作模式。在执行第一操作模式时，异质性压能交互致动模组接收第三流体，以及在执行第二操作模式时，异质性压能交互致动模组连接转换器以将第三流体推向转换器。异质性压能交互致动模组包含容器。容器形成第一容置空间以储存第一流体并且形成第二容置空间以储存第二流体。其中，第一容置空间连通第二容置空间。第一容置空
间的容量尺寸随着第一流体改变与第二容置空间的容量尺寸随着第二流体改变。容器的容量尺寸是第一容置空间的容量尺寸与第二容置空间的容量尺寸的总和。其中，当执行第一操作模式时，第三流体注入第二容置空间，使得第三流体驱使第二流体朝第一容置空间流动，进而在第一容置空间持续地压缩第一流体，直到第一流体作用于第一容置空间具有预定压力，进而让第一容器储存第一压力能；以及，当执行第二操作模式时，第一流体持续地膨胀，以驱使第二流体泄出，以将第一压力能转换为一第二压力能而驱动转换器。
19.为达上述目的或其他目的，本发明提供一种异质性压能交互致动能量储存方法，包含步骤(a)，即提供第一流体在第一容器；步骤(b)，即提供第二流体在第二容器；步骤(c)，即连通第一容器与第二容器；步骤(d)，即施加第三流体在第二容器，以驱使第二流体压缩第一流体而储存第一压力能；步骤(e)，即释放第一压力能，以驱使第二流体作用于第三流体而输出第二压力能；以及，步骤(f)，即执行步骤(d)至(e)，以往复地在第一压力能与第二压力能之间作用而输出能量。
20.相较于传统的电能产生方式，本发明的异质性压能交互致动模组及具有异质性压能交互致动能量储存系统，其可为封闭的循环系统。本发明利用第一流体与第二流体的物质作为产生压力能的介质，藉由压力能的储存与释放而推动转换器(例如转换器)产生电能。此外，转换过程中可能发生的损耗(例如热能损耗)，只需要通过补充第一流体或补充流体，即可以快速地补偿损耗。本发明具有至少以下的优点：
21.(a)易于取得原料：本发明采用的第一流体、第二流体与第三流体为自然界的物质，例如水、环境空气等物质，其可容易地取得。
22.(b)灵活地规划电能：本发明提供模组化的设计，可以依照实际的电能需求组建微型、小型、中型与大型的电厂，例如可以提供最小从数千千瓦(kilowatt，kw)起，甚至可达到数百万吉瓦(gw)以上的电能。
23.(c)高效率地使用空间：本发明的能量储存系统可以设置在地底或建筑物的下方，不占用原有的使用空间且能够减少外部环境的影响。
24.(d)安全地产生电能：本发明的能量储存系统不使用危险的物质，可以设置在民宅、学校、城市、公共设施等区域。
25.(e)低的维护成本：本发明由于采用来自于环境中可以轻易地取得的物质，例如水、环境空气等物质。因此，当效率降低时，可以简单地通过补充第一流体、第二流体与第三流体之至少一者，而恢复原有的储能与释能的效率，而不需要特别地采购天然气、煤炭、核变材料等。
26.(f)自动化控制：本发明提供控制器，使得控制器可以根据第一流体、第二流体与第三流体的控制阀体而在第一操作模式与第二操作模式之间进行切换。
27.(g)电网相容性：本发明是通过能量(例如压力能、液能等)驱动转换器产生电能(或电力)，可以直接地将电能桥接至现有的电网系统，其可以作为电网系统中主要的电力来源或是作为备援电力。
28.(h)余电储存转换：本发明储存未被使用耗尽的电力或是为了用于紧急补充电力的备载电力，于此统称余电，本发明将余电用来驱动泵，以在异质性压能交互致动模组将余电转换为压力能而达到储存余电的功效，且本发明随时都可以根据电力增加的需求，即时地将压力能转换为电能以弥补不足的电力需求。
附图说明
29.图1是本发明的第一实施例的异质性压能交互致动模组的立体示意图。
30.图2(a)是说明本发明的图1的第一实施例的异质性压能交互致动模组执行第一操作模式的操作示意图。
31.图2(b)是说明本发明的图1的第一实施例的异质性压能交互致动模组执行第二操作模式的操作示意图。
32.图3是本发明的第二实施例的异质性压能交互致动模组的立体示意图。
33.图4(a)是说明本发明的图3的第二实施例的异质性压能交互致动模组执行第一操作模式的操作示意图。
34.图4(b)是说明本发明的图3的第二实施例的异质性压能交互致动模组执行第二操作模式的操作示意图。
35.图5是本发明的第三实施例的异质性压能交互致动能量储存系统的立体示意图。
36.图6是本发明的第四实施例的异质性压能交互致动能量储存系统的立体示意图。
37.图7是本发明的第五实施例的异质性压能交互致动能量储存系统的立体示意图。
38.图8是本发明的第六实施例的异质性压能交互致动能量储存系统的立体示意图。
39.图9是本发明的第七实施例的异质性压能交互致动能量储存方法的流程示意图。
40.图10是说明本发明的图7的异质性压能交互致动能量储存系统应用于电力网络的示意图。
具体实施方式
41.为充分了解本发明之目的、特征及功效，通过下述具体之实施例，并配合所附图式，对本发明做出详细说明，说明如下：
42.在本发明中，使用“一”或“一个”来描述本文所述的单元、元件和组件。此举只是为了方便说明，并且对本发明之范畴提供一般性的意义。因此，除非很明显地另指他意，否则此种描述应理解为包括一个、至少一个，且单数也同时包括复数。
43.在本文中，用语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其他任何类似用语旨在涵盖非排他性的包括物。举例而言，含有多个要件的元件、结构、制品或装置不仅限于本文所列出的此等要件，而是可以包括未明确列出但却是所述元件、结构、制品或装置通常固有的其他要件。除此之外，除非有相反的明确说明，用语“或”是指涵括性的“或”，而不是指排他性的“或”。
44.在以下的实施例中，第一流体以初始气体ig为例说明；第二流体以初始液体il为例说明；以及，第三流体以工作液体wl为例说明，于其它的实施例中，第一流体、第二流体与第三流体可以依照情况选择为气体、液体、可挥发成为气体的固体或是可溶解为液体的固体等物质形态。
45.请参考图1，为本发明第一实施例的异质性压能交互致动模组的立体示意图。在图1中，异质性压能交互致动模组10能够执行第一操作模式m1与第二操作模式m2，关于异质性压能交互致动模组10执行第一操作模式m1与第二操作模式m1的说明，可以一并参考图2(a)与图2(b)。图2(a)是说明本发明图1的第一实施例之异质性压能交互致动模组执行第一操作模式的操作示意图；以及，图2(b)是说明本发明图1的第一实施例之异质性压能交互致动
模组执行第二操作模式的操作示意图。
46.在执行第一操作模式m1时，异质性压能交互致动模组10接收工作液体wl，以及在执行第二操作模式m2时，异质性压能交互致动模组10连接转换器(未示出)以将工作液体wl推向转换器4，例如转换器可以为液体泵、涡轮泵、液体发电机、液体涡轮发电机、水力涡轮发电机等。一般而言，第一操作模式m1与第二操作模组于不同的时间段被操作，例如用电低谷时段执行第一操作模式m1和用电尖峰时段执行第二操作模式m2，此外，在其他实施例中，例如有多个异质性压能交互致动模组时，有可能在同一时间，第一操作模式m1与第二操作模组m2可以同时地被执行。
47.在图2(a)中，第一操作模式m1指的是，在执行第一操作模式m1时，工作液体wl被注入至异质性压能交互致动模组10。此外，工作液体wl可以来自于液体源，例如液体源可以为水槽、水库、水塔等可以提供储存工作液体wl的装置或设备。在图2(a)中，其箭头代表工作液体wl的流动路径。
48.在图2(b)中，第二操作模式m2指的是，在执行第二操作模式m2时，工作液体wl自异质性压能交互致动模组10泄出，使得当异质性压能交互致动模组10连接例如转换器时，能够将工作液体wl泄出至转换器进而推动转换器运转。
49.值得注意的是，前述的工作液体wl是以水作为本发明之其中一个实施例，其他可移动之流体或者液体也在本发明实施例的范围内，例如有机溶剂、无机溶剂、熔化盐、流体离子盐、超临界流体以及各种气体或其他可流动物质或可产生压力之物质及机构等。
50.回到图1，异质性压能交互致动模组10包含第一容器12与第二容器14。其中，第一容器12与第二容器14的名称为容器，但是容器一词不限于特定的形状等，只要能够用于容置液体、气体或固体且同时能够承载所产生的压力，即属于本实施例中之第一容器12与第二容器14的范畴。此外，第一容器12与第二容器14的材质与材质的厚度也能够决定承受压力、使用的液体、使用的气体或使用的固体，例如材质可以为不锈钢、铁等材质。此外，值得注意的是，当异质性压能交互致动模组10设置在地底或是由其他材质(例如水泥、混泥土等)封闭时。举例而言，当第一容器12与第二容器14受到水泥的封装，使得第一容器12与第二容器14能够增强压力的耐受强度。
51.第一容器12形成第一容置空间sp1以储存初始气体ig。于此，第一容器12以圆柱型罐体为例说明，于其他实施例中，第一容器12也可以是多边型罐体、蜂巢型罐体或其他形状的形体。
52.值得注意的是，前述的初始气体ig以空气作为本发明之其中一个实施例，其他可移动之流体或者气体也在本发明实施例的范围内，例如单一的氢气、氦气、氮气或混合的气体(例如20％氢气与80％氦气)等以及各种气体或其他可流动物质或可产生压力之物质及机构等。此外，初始气体ig也可以是从其他的物质状态所转变来的，例如气态是从固态或是液态所转变的，前述的转变可以是通过例如温度、压力等的改变而发生的。值得注意的是，在其他的实施例中，初始气体ig不只可以仅停留在第一容置空间sp1，也有可能出现在第二容置空间sp2，此外，初始气体ig除了填充整个第一容置空间sp1之外，也可以只填充部分的第一容置空间sp1。
53.第二容器14设置于第一容器12之一侧，于此，第二容器14以设置在第一容器12的下侧为例说明，于其他实施例中，第二容器14可以设置在第一容器12的任一侧，即是不限于
设置在下侧。第二容器14形成第二容置空间sp2以储存初始液体il。在第二容器14连接第一容器12之后，第二容置空间sp2连通第一容置空间sp1。于此，第二容器12也以圆柱型罐体为例说明，其说明可以参照第一容器12的说明，于此不再赘述。再者，第二容器12的形体可以与第一容器的12的形体相同或是不同。值得注意的是，在其他的实施例中，初始液体il不只可以仅停留在第二容置空间sp2，也有可能出现在第一容置空间sp1，此外，初始液体il除了填充整个第二容置空间sp2之外，也可以只填充部分的第二容置空间sp2。
54.值得注意的是，前述的初始液体il以水作为本发明之其中一个实施例，其他可移动之流体或者液体也在本发明实施例的范围内，例如有机溶剂、无机溶剂、熔化盐、流体离子盐、超临界流体以及各种气体或其他可流动物质或可产生压力之物质及机构等。再者，初始液体il采用的物质可以是相同或不同于工作液体wl的物质。此外，初始液体il也可以是从其他的物质状态所转变来的，例如液态是从固态或是气态所转变的，前述的转变可以是通过例如温度、压力等的改变而发生的。
55.接续前述图2(a)的说明，当执行第一操作模式m1时，工作液体wl持续地注入第二容置空间sp2，使得注入的工作液体wl藉由在第二容置空间sp2逐渐增加的体积而逐步地增加占据第二容置空间sp2的空间，进而驱使初始液体il在第一容置空间sp1持续地压缩初始气体ig，直到初始气体ig作用于第一容置空间sp1具有预定压力，进而让第一容器12达到并储存第一压力能fpe。由于初始气体ig的分子的间距受挤压来自于初始液体il的推挤而变小，使得初始气体ig受压缩而达成储能的功效。其中，预定压力的数值的范围可为数千帕至数兆帕。举例而言，预定压力的数值的范围可为4兆帕(mpa)(或n/m2)至12兆帕。值得注意的是，只要初始液体il推力持续地发生，初始气体ig也将持续地被压缩，直到初始液体il因为压力平衡而不再推挤初始气体ig或是初始气体ig无法再被压缩，初始气体ig才会停止被压缩。此外，可藉由调节初始液体il推挤初始气体ig而使得初始气体ig的压力可以达到或维持在预定压力，进而决定第一压力能fpe的多寡。
56.接续前述图2(b)，当执行第二操作模式时，工作液体wl是反向地自第二容置空间sp2泄出，此时，初始液体il受到第一压力能fpe的推挤而促使工作液体wl朝例如转换器的方向推挤，其源自于经压缩的初始气体ig持续地膨胀所造成压力释放的作用，亦即初始气体ig驱使初始液体il泄出，以将第一压力能fpe转换为一第二压力能spe而驱动转换器，又转换器4受到第二压力能spe的作用而产生电能e(或称为电力)。
57.在一个实验模拟的实施例中，一个异质性压能交互致动模组通过压力维持在数兆帕至数十兆帕之间的第一容器与第二容器的罐体(或称为胶囊)作用，可以产生范围在30千瓦至300千瓦(kilowatt，kw)的电力，以异质性压能交互致动模组能够提供300千瓦为例说明，当使用2,500个异质性压能交互致动模组时，可以产生约750,000千瓦的电力。
58.于另一实施例中，第一容器12与第二容器14可以是一个具有一个容置空间(未示出)的单独的容器(未示出)。为便于理解，将容器储存初始气体ig的空间定义为第一容置空间sp1与将容器储存初始液体il的空间定义为第二容置空间sp2，换言之，容置空间的容量尺寸是第一容置空间sp1的容量尺寸与第二容置空间sp2的容量尺寸的总和。因此，当执行上述所提及的第一操作模式m1与第二操作模式m2时，随着初始气体ig的容量(或称体积)的改变，其第一容置空间sp1的容量尺寸也会发生变化，以及随着初始液体il的容量(或称体积)的改变，其第二容置空间sp2的容量尺寸也会发生变化。于本实施例中，其致动的原理可
以参照第一实施例的说明，于此不再赘述。
59.请参考图3，系本发明第二实施例之异质性压能交互致动模组的立体示意图。在图3中，与图1不同的是，异质性压能交互致动模组10’除了第一实施例所提到的第一容器12与第二容器14之外，更包含第一管体16与第二管体18。藉由第一管体16与第二管体18的配置，将使得第一容器12与第二容器14的配置更为灵活。
60.第一容器12与第二容器14的说明可以参考第一实施例的说明，于此不赘述。
61.在图3中，第一管体16提供第一一端162与第一三端164。第一一端162耦接第一容器12与第一三端164耦接第二容器14，使得第一管体16连通第一容置空间sp1与第二容置空间sp2。
62.第二管体18提供第二二端182与第二四端184。第二二端182耦接第二容器14与第二四端184能够连接如图4(b)的转换器4与如图4(a)液体源2。于此，第二管体14的口径大于第一管体12的口径。于另一实施例中，第二管体14的口径也可以等于第一管体12的口径。在第二管体14的口径大于第一管体12的口径的条件下，将使得初始液体il可以通过第一管体16加速压缩初始气体ig的速度。
63.关于异质性压能交互致动模组10’执行第一操作模式m1与第二操作模式m2的说明，可以一并参考图4(a)与图4(b)。其中，图4(a)是说明本发明图3之第二实施例之异质性压能交互致动模组执行第一操作模式的操作示意图；以及，图4(b)是说明本发明图3之第二实施例之异质性压能交互致动模组执行第二操作模式的操作示意图。
64.根据本实施例增加的第一管体16与第二管体18的技术特征，可以参照前述图2(a)与图2(b)的说明，将第一操作模式m1与第二操作模式m2调整如下：
65.当执行第一操作模式m1时，来自于液体源2的工作液体wl经由第二管体18持续地注入第二容置空间sp2，使得工作液体wl驱使初始液体il通过第一管体16在第一容置空间sp1持续地压缩初始气体ig，直到初始气体ig作用于第一容置空间sp1具有预定压力，进而让第一容器12储存第一压力能fpe。由于初始气体ig的分子的间距受挤压来自于初始液体il的推挤而变小，使得初始气体ig受压缩而达成储能的功效。
66.当执行第二操作模式时，工作液体wl不再经由第二管体18持续地注入第二容置空间sp2，而是反向地自第二管体18泄出，此时，经压缩的初始气体ig持续地膨胀而促使初始液体il受到第一压力能fpe的推挤而促使工作液体wl朝转换器4的方向推挤，亦即初始气体ig驱使初始液体il朝第二管体18之第二四端184泄出，以将第一压力能fpe转换为一第二压力能spe而驱动转换器4，又转换器4受到第二压力能spe的作用而产生电能e(或称为电力)。
67.请参考图5，系本发明第三实施例之异质性压能交互致动模组的立体示意图。在图5中，异质性压能交互致动模组10”除包含第二实施例的第一容器12、第二容器14、第一管体16与第二管体18之外，更包含第三管体28、孔盖29与维修管道30。
68.第一容器12、第二容器14、第一管体16与第二管体18的描述同第二实施例的描述，于此不赘述。
69.第三管体28设置于第一容器12。第三管体28之一端耦接第一容置空间sp1和第三管体28之另一端供接收外部气体eg，以补充初始气体ig。于另一实施例中，第三管体28还可以更包括压力安全阀(也可称为弹出阀)(未示出)，用于选择性释放气体或液体而释放压力，以能够调节压力而达到预定压力的设定值，例如藉由控制压力安全阀将异质性压能交
互致动模组的预定压力维持在4兆帕(或n/m2)至12兆帕。
70.孔盖29设置在第一容器12。藉由开启孔盖29连通第一容置空间sp1与第一容器12之外部空间和藉由闭合孔盖29阻隔第一容置空间sp1与第一容器12之外部空间的连通，而能够让维修者(未示出)进入第一容置空间sp1进行维修。于另一实施例中，孔盖29还可以更包括压力安全阀(也可称为弹出阀)(未示出)，用于选择性释放气体或液体而释放压力，以藉由调节压力安全阀将第一容器12的压力维持在例如数兆帕与数兆帕的预定压力的设定值。
71.维修管道30设置于第一容器12与第二容器14之间，藉由开启维修管道30以连通第一容置空间sp1与第二容置空间sp2和藉由闭合维修管道30阻隔第一容置空间sp1与第二容置空间sp2的连通，而能够让维修者进入第二容置空间sp2进行维修。于另一实施例中，维修管道30还可以更包括压力安全阀(也可称为弹出阀)(未示出)，用于选择性释放气体或液体而释放压力，以能够调节压力而达到预定压力的设定值。
72.于另一实施例中，异质性压能交互致动模组10”还可以更包含压力传感器、泵、阀体与控制器等，将在下面的实施例中详细说明。
73.请参考图6，系本发明第四实施例之异质性压能交互致动能量储存系统的立体示意图。在图6中，异质性压能交互致动能量储存系统20包含多个异质性压能交互致动模组10”、液体源2、转换器4、第一管道6与第二管道8。于此，异质性压能交互致动模组10”、液体源2、转换器4、第一管道6与第二管道8根据工作液体wl的流动路径而形成一个封闭且循环的储能与释能架构。
74.于此，异质性压能交互致动模组102、104、106,、108系以4个为例说明，于其他实施例中，数量可以任意选择，例如数量的范围可以例如在10至100个异质性压能交互致动模组10”之间、100至1,000个异质性压能交互致动模组10”之间或1,000-999,999个异质性压能交互致动模组10”之间。于此，异质性压能交互致动模组102、104、106、108分别地包含第一容器12、第二容器14、第一管体16与第二管体18。此外，在一些实施例中，异质性压能交互致动模组102、104、106、108可以即时或根据需求从异质性压能交互致动能量储存系统20中添加或移除。或者，异质性压能交互致动模组102、104、106、108可以通过阀体进行控制以决定在能量储存系统20运作(视同添加)或不运作(视同移除)。
75.第一容器12形成第一容置空间sp1以储存初始气体ig。
76.第二容器14设置于第一容器12之下侧，又第二容器14形成一第二容置空间sp2以储存初始液体il。
77.第一管体16之一端耦接第一容器12与第一管体16之另一端耦接第二容器14，使得第一管体16连通第一容置空间sp1与第二容置空间sp2。
78.第二管体18之一端耦接第二容器14和第二管体18之另一端耦接第一管道6。其中，第二管体18的口径可以大于或小于第一管体16的口径。
79.液体源2供应与回收工作液体wl，例如液体源2可以是蓄水池、水塔、水库等。其中，液体源2作为供应的功能可以参照第一实施例的说明，于此不再赘述，于此，液体源2除了供应的功能之外，也可以通过第二管道8回收来自于转换器4所输出的工作液体wl。
80.转换器4接收与输出工作液体wl，例如转换器4可为液体泵、涡轮泵、液体发电机、液体涡轮发电机、水力涡轮发电机或其他利用液体发电的机组。其中，转换器4作为供应的
功能可以参照第一实施例的说明，于此不赘述。于此，液体源2除了供应的功能之外，也可以通过第二管道8回收来自于转换器4所输出的工作液体wl。
81.第一管道6形成第三容置空间sp3，又第一管道6具有多个连接埠62、第一连接口64与第三连接口66。每一连接埠62连通每一第二容置空间sp2与每一第三容置空间sp3。此外，第一连接口64与第三连接口66形成在第一管道6的二末端。第一连接口64耦接液体源2的第一端24与第三连接口66耦接转换器4的第一端42。
82.第二管道8形成第四容置空间sp4，并且第二管道8之第一端82耦接转换器4之第二端44和第二管道8之第二端84耦接液体源2之第二端26。
83.当执行第一操作模式m1时，来自于液体源2之工作液体wl经由第一管道6与第二管体18注入第二容置空间sp2，使得工作液体wl驱使初始液体il通过第一管体16在第一容置空间sp持续地压缩初始气体ig，直到初始气体ig作用于第一容置空间sp1具有预定压力，进而让第一容器12储存第一压力能fpe。
84.当执行第二操作模式m2时，初始气体ig持续地膨胀，以驱使初始液体il朝第二管体18泄出，以将第一压力能fpe转换为第二压力能spe而通过第一管道6驱动转换器4产生电能e，又经驱动转换器4之后的工作液体wl又通过第二管道8回到液体源2。
85.请参考图7，图7是本发明第五实施例之异质性压能交互致动能量储存系统的立体示意图。在图7中，异质性压能交互致动能量储存系统20’除包含第三实施例之异质性压能交互致动模组10”、液体源2、转换器4、第一管道6与第二管道8之外，更包含压力传感器32、泵34、阀体36与控制器38。相较于前述的第四实施例，本实施例中的泵34可以让异质性压能交互致动能量储存系统的储能效果更好，储存与释放更多的能量。
86.异质性压能交互致动模组10”、液体源2、转换器4、第一管道6与第二管道8的描述同第三实施例的描述，于此不再赘述。
87.压力传感器32可用于感测例如工作液体wl、初始液体il或初始气体ig的变化且产生相应的感测信号ss。于此，压力传感器32系以设置在第一容器12为例说明，于其他实施例中，压力传感器32也可以设置在第二容器14、第一管体16、第二管体18、第一管道6与第二管道8之至少一者。
88.泵34可用于调节例如工作液体wl或初始液体il的流速，于此的泵34可以通过特殊设计而提供工作液体wl产生极大的流速与压力作用于初始液体il与初始气体ig，而能快速地且容易地在第一容器12与第二容器14储存能量。于此，泵34系以设置在第一管道6与液体源2之间为例说明，于其他的实施例中，泵34也可以设置在第一容置空间sp1、第二容置空间sp2、第一管体16、第二管体18、第一管体16与第一容器12之间、第二管体18与第二容器14之间、第一管道6、第二管道8、第二管道8与液体源2之间与第二管道8与转换器2之间的至少一者。此外，泵34调节液体源2之工作液体wl进入异质性压能交互致动模组10”。
89.阀体36,36’可以通过手动方式或是自动方式提供开启模式与关闭模式。其中，自动方式可以通过控制信号cs进行控制，控制信号cs可以产生自控制器38。此外，在开启模式下，工作液体wl、初始液体il与初始气体ig可以通过阀体，在关闭模式下，工作液体wl、初始液体il与初始气体ig受到阀体的阻挡。于此，阀体36系以第一管道6与液体源2之间和阀体36’系以第一管道6与转换器4之间为例说明，于其他的实施例中，阀体也可以设置第一容器12、第二容器14、第一管体16、第二管体18、第一管体16与第一容器12之间、第二管体18与第
二容器14之间、第一管道6、第二管道8、第二管道8与液体源2之间与第二管道8与转换器4之间的至少一者。
90.控制器38可以接收压力传感器32感测例如工作液体wl、初始液体il或初始气体ig所产生的压力以产生感测信号ss。控制器38根据感测信号ss产生控制信号cs以操作阀体36,36’进一步执行开启模式或关闭模式。详言之，控制器38输出控制信号cs以操作阀体36，以将初始气体ig控制在预定压力，且在初始气体ig具有预定压力时，初始气体ig停止被压缩。
91.在另一实施例中，控制器38可以执行控制程序app，让异质性压能交互致动模组102,104,106,108能够以同步地方式储存第一压力能fpe或转换第二压力能spe。举例而言，控制器38控制阀体36，让四个异质性压能交互致动模组102,104,106,108可以同时地储存约四倍的第一压力能fpe，或者让四个异质性压能交互致动模组102,104,106,108可以同时地释放约四倍的第二压力能spe。
92.在又一实施例中，控制器38也可以执行控制程序app，让异质性压能交互致动模组102,104,106,108能够以非同步地储存第一压力能fpe或转换第二压力能spe。举例而言，控制器38控制阀体36，让任一个异质性压能交互致动模组102,104,106,108能够独立的储能或释能，换言之，控制器38能够选择单个、多个或全部的异质性压能交互致动模组驱动转换器产生一倍或数倍的电能或是延长电能e发电的时间。
93.在又一实施例中，控制器38也能监测电能e的电量。举例而言，当电量发生异常(例如不足或是过载)时，控制器38将发出异常通知。
94.在又一实施例中，控制器38也能够配置电能e，以供应能量储存系统10中所需之电能，以达到自发电自供应的目的。
95.在又一实施例中，异质性压能交互致动模组10更包含扩展储能单元40连接转换器4以储存电能e，扩展储能单元40例如可为蓄电池、二次电池、超级电容等。
96.在另一实施例中，一并参考图10，是说明本发明图7之异质性压能交互致动能量储存系统应用于电力网络的示意图。异质性压能交互致动能量储存系统20’，作为现在发电源50的储能装置，例如发电源50可为火力发电502、水力发电504或风力发电506等，发电源50产生电能e’，电能e’能够进一步驱动例如异质性压能交互致动能量储存系统20’的泵34，让泵34操作工作液体wl以在异质性压能交互致动模组10”进行储能。根据电能需求方70(例如生活用电702、工业用电704等)的电力的需求，异质性压能交互致动模组10”可以搭配发电源50、支援发电源50或是作为主要的另一发电源，随时通过电力网络60将电能e供应给电能需求方70。
97.在另一实施例中，异质性压能交互致动能量储存系统20”可以由n
×
m个异质性压能交互致动模组10”所组成，一并可以参照图8所示，系本发明第六实施例之异质性压能交互致动能量储存系统的立体示意图。
98.请参考图9，是本发明第七实施例之异质性压能交互致动能量储存方法的流程示意图。在图9中，异质性压能交互致动能量储存方法，起始于s91，提供初始气体在第一容器。
99.步骤s92，提供初始液体在第二容器。
100.步骤s93，连通第一容器与第二容器。
101.步骤s94，施加工作液体在第二容器，以驱使初始液体压缩初始气体而储存第一压
力能。
102.步骤s95，释放第一压力能，以驱使初始液体作用于工作液体而输出第二压力能。
103.步骤s96，执行步骤s94至s95，以往复地在第一压力能与第二压力能之间作用而输出能量，例如，利用第二压力能驱动转换器(例如液体泵、涡轮泵、液体发电机、液体涡轮发电机、水力涡轮发电机)产生电能。
104.在另一实施例中，在步骤s96之后，回收工作液体，以再次施加于第二容器，而形成工作液体可以反复被利用的封闭式系统。
105.本发明在上文中已通过优选地实施例公开，然而本领域普通技术人员应当理解，所述实施例仅用于描述本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与所述实施例等效的变化与替换，均应视为涵盖于本发明之范围内。因此，本发明的保护范围当以申请专利范围所界定者为准。
106.【符号说明】
107.2：液体源
108.24：液体源之第一端
109.26：液体源之第二端
110.4：转换器
111.42：转换器之第一端
112.44：转换器之第二端
113.6：第一管道
114.62：连接埠
115.64：第一连接口
116.66：第三连接口
117.8：第二管道
118.82：第二管道之第一端
119.84：第二管道之第二端
120.10、10’、10”、102、104、106、108：异质性压能交互致动模组
121.12：第一容器
122.14：第二容器
123.16：第一管体
124.162：第一一端
125.164：第一三端
126.18：第二管体
127.182：第二二端
128.184：第二四端
129.20、20’、20”：异质性压能交互致动能量储存系统
130.28：第三管体
131.29：孔盖
132.30：维修管道
133.32：压力传感器
134.34：泵
135.36、36’：阀体
136.38：控制器
137.40：扩展储能单元
138.50：发电源
139.502：火力发电
140.504：水力发电
141.506：风力发电
142.60：电力网络
143.70：电能需求方
144.702：生活用电
145.704：工业用电
146.m1：第一操作模式
147.m2：第二操作模式
148.wl：工作液体
149.sp1：第一容置空间
150.ig：初始气体
151.sp2：第二容置空间
152.il：初始液体
153.fpe：第一压力能
154.spe：第二压力能
155.e、e’：电能
156.eg：外部气体
157.sp3：第三容置空间
158.sp4：第四容置空间
159.cs：控制信号
160.ss：感测信号
161.app：控制程序

技术特征：
1.一种异质性压能交互致动模组，能够执行第一操作模式与第二操作模式，在执行所述第一操作模式时，所述异质性压能交互致动模组接收第三流体，以及在执行所述第二操作模式时，所述异质性压能交互致动模组连接转换器以将所述第三流体推向所述转换器，所述异质性压能交互致动模组包含：第一容器，形成第一容置空间以储存第一流体；以及第二容器，设置于所述第一容器的一侧，所述第二容器连通所述第一容器，所述第二容器还形成第二容置空间以储存第二流体；其中，当执行所述第一操作模式时，所述第三流体注入所述第二容置空间，使得所述第三流体驱使所述第二流体朝所述第一容置空间流动，进而在所述第一容置空间持续地压缩所述第一流体，直到作用于所述第一容置空间的所述第一流体具有预定压力，进而让所述第一容器储存第一压力能；以及，当执行所述第二操作模式时，所述第一流体持续地膨胀，以驱使所述第二流体泄出，以将所述第一压力能转换为第二压力能而驱动所述转换器。2.根据权利要求1所述的异质性压能交互致动模组，还包含第一管体，所述第一管体提供第一一端与第一三端，所述第一一端耦接所述第一容器与所述第一三端耦接所述第二容器，使得所述第一管体连通所述第一容置空间与所述第二容置空间，并且所述第一管体连通所述第一容置空间与所述第二容置空间。3.根据权利要求1所述的异质性压能交互致动模组，还包含第二管体，所述第二管体提供第二二端与第二四端，所述第二二端耦接所述第二容器与所述第二四端以连接所述转换器与所述液体源，其中所述第三流体经由所述第二管体注入所述第二容置空间，所述第三流体驱使所述第二流体通过所述第一管体至所述第一容置空间，进而让所述第一容器储存所述第一压力能，以及在所述第一流体持续地膨胀后，驱使所述第二流体朝所述第二管体的所述第二四端泄出。4.根据权利要求1所述的异质性压能交互致动模组，其中所述第一容器与所述第二容器为圆柱型罐体、多边型罐体与蜂巢型罐体中的至少一者。5.根据权利要求1所述的异质性压能交互致动模组，还包含第三管体，所述第三管体设置在所述第一容器，所述第三管体的一端耦接所述第一容置空间和所述第三管体之另一端供接收外部气体，以补充所述第一流体。6.根据权利要求1所述的异质性压能交互致动模组，还包含孔盖，所述孔盖设置在所述第一容器，通过开启所述孔盖连通所述第一容置空间与所述第一容器之外部空间和通过闭合所述孔盖阻隔所述第一容置空间与所述第一容器之外部空间的连通。7.根据权利要求1所述的异质性压能交互致动模组，还包含维修管道，所述维修管道设置在所述第一容器与所述第二容器之间，通过开启所述维修管道以连通所述第一容置空间与所述第二容置空间并且通过闭合所述维修管道阻隔所述第一容置空间与所述第二容置空间的连通。8.根据权利要求1所述的异质性压能交互致动模组，还包含泵，所述泵调节所述第三流体或所述第二流体的流速。9.根据权利要求1所述的异质性压能交互致动模组，还包含阀体，所述阀体提供开启模式与关闭模式，在所述开启模式下，所述第三流体、所述第二流体或所述第一流体通过所述阀体，并且在所述关闭模式下，所述第三流体、所述第二流体或所述第一流体受到所述阀体
的阻挡。10.根据权利要求9所述的异质性压能交互致动模组，其中还包含控制器，所述控制器输出所述控制信号以操作所述阀体，以将所述第一流体控制在所述预定压力，并且在所述第一流体具有所述预定压力时，所述第一流体停止被压缩。11.一种异质性压能交互致动能量储存系统，包含：多个异质性压能交互致动模组，每个所述多个异质性压能交互致动模组包含：第一容器，形成第一容置空间以储存第一流体；以及第二容器，设置于所述第一容器的一侧，所述第二容器连通所述第一容器，所述第二容器形成第二容置空间以储存第二流体；液体源，储存第三流体；泵，设置在所述液体源与所述异质性压能交互致动模组之间，所述泵调节所述液体源的所述第三流体进入所述异质性压能交互致动模组；转换器，接收与输出所述第三流体；以及第一管道，形成第三容置空间，所述第一管道具有多个连接埠、第一连接口与第三连接口，每个所述多个连接埠连通每个所述第二容置空间与每个所述多个第三容置空间，所述第一连接口与所述第三连接口形成在所述第一管道的第二末端，所述第一连接口耦接所述液体源的第一端与所述第三连接口耦接所述转换器的第一端；以及第二管道，形成第四容置空间，所述第二管道的第一端耦接所述转换器的第二端，并且所述第二管道的第二端耦接所述液体源的第二端；其中，当执行所述第一操作模式时，来自于所述液体源之所述第三流体经由所述泵的调节而通过所述第一管道注入所述第二容置空间，使得所述第三流体驱使所述第二流体朝所述第一容置空间流动进而在所述第一容置空间持续地压缩所述第一流体，直到所述第一流体作用于所述第一容置空间具有预定压力，进而让所述第一容器储存第一压力能；以及，当执行所述第二操作模式时，所述第一流体持续地膨胀，以驱使所述第二流体朝所述第一管道泄出，以将所述第一压力能转换为第二压力能的所述第二流体通过所述第一管道驱动所述转换器以产生电能，并且经驱动所述转换器之后的所述第三流体通过所述第二管道流回所述液体源，且所述泵将所述液体源之所述第三流体再次注入所述异质性压能交互致动模组。12.根据权利要求11所述的异质性压能交互致动能量储存系统，还包含压力传感器，所述压力传感器感测所述第三流体、所述第二流体与所述第一流体所产生的压力以产生感测信号。13.根据权利要求11所述的异质性压能交互致动能量储存系统，更包含阀体，所述阀体提供开启模式与关闭模式，在所述开启模式下，所述第三流体、所述第二流体与所述第一流体通过所述阀体，并且在所述关闭模式下，所述第三流体、所述第二流体与所述第一流体受到所述阀体的阻挡。14.根据权利要求11所述的异质性压能交互致动能量储存系统，还包含压力传感器、阀体与控制器，所述压力传感器与所述阀体连接所述控制器，所述控制器接收所述压力传感器感测所述第三流体、所述第二流体或所述第一流体所产生的压力以产生感测信号，所述控制器根据所述感测信号产生所述控制信号以操作所述阀体进一步执行开启模式或关闭
模式。15.根据权利要求14所述的异质性压能交互致动能量储存系统，其中所述控制器输出所述控制信号以操作所述阀体，以将所述第一流体控制在所述预定压力，且在所述第一流体具有所述预定压力时，所述第一流体停止被压缩。16.根据权利要求14所述的异质性压能交互致动能量储存系统，其中所述控制器执行控制程序，使所述多个异质性压能交互致动模组以同步地或每个所述多个异质性压能交互致动模组以非同步地储存所述第一压力能与释放所述第二压力能。17.根据权利要求14所述的异质性压能交互致动能量储存系统，其中所述控制器监测所述电能的电量，当所述电量发生异常时，所述控制器发出异常通知。18.根据权利要求14所述的异质性压能交互致动能量储存系统，所述控制器配置所述电能，以供应所述能量储存系统所需之电能。19.根据权利要求11所述的异质性压能交互致动能量储存系统，更包含扩展储能单元，连接所述转换器以储存所述电能。20.一种异质性压能交互致动能量储存方法，包含：(a)在第一容器提供第一流体；(b)在第二容器提供第二流体；(c)连通所述第一容器与所述第二容器；(d)在所述第二容器施加第三流体，以驱使所述第二流体压缩所述第一流体而储存第一压力能；(e)释放所述第一压力能，以驱使所述第二流体作用于所述第三流体而输出第二压力能；以及(f)执行步骤(d)至(e)，以往复地在所述第一压力能与所述第二压力能之间作用而输出能量。21.根据权利要求20所述的异质性压能交互致动能量储存方法，还包含在步骤(f)之后，回收所述第三流体，以再次施加于所述第二容器。22.根据权利要求20所述的异质性压能交互致动能量储存方法，其中在步骤(f)还包含，利用所述能量能驱动转换器产生电能。23.一种异质性压能交互致动模组，能够执行第一操作模式与第二操作模式，在执行所述第一操作模式时，所述异质性压能交互致动模组接收第三流体，以及在执行所述第二操作模式时，所述异质性压能交互致动模组连接转换器以将所述第三流体推向所述转换器，所述异质性压能交互致动模组包含：容器，形成第一容置空间以储存第一流体与形成第二容置空间以储存第二流体，其中所述第一容置空间连通所述第二容置空间，所述第一容置空间的容量尺寸随着所述第一流体改变与所述第二容置空间的容量尺寸随着所述第二流体改变，所述容器的容量尺寸是所述第一容置空间的容量尺寸与所述第二容置空间的容量尺寸的总和；其中，当执行所述第一操作模式时，所述第三流体注入所述第二容置空间，使得所述第三流体驱使所述第二流体朝所述第一容置空间流动，进而在所述第一容置空间持续地压缩所述第一流体，直到所述第一流体作用于所述第一容置空间具有预定压力，进而让所述第一容器储存第一压力能；以及，当执行所述第二操作模式时，所述第一流体持续地膨胀，以
驱使所述第二流体泄出，以将所述第一压力能转换为第二压力能而驱动所述转换器。

技术总结
本发明公开了一种提供异质性压能交互致动的能量储存系统，包含异质性压能交互致动模组、液体源、泵、转换器、第一管道与第二管道。异质性压能交互致动模组还包含储存初始气体的第一容器与储存初始液体的第二容器等。液体源储存有工作液体。泵调节来自于液体源的工作液体进入异质性压能交互致动模组。通过工作液体驱使初始液体持续地压缩初始气体使第一容器储存第一压力能；以及，通过初始气体持续地膨胀，以驱使初始液体将第一压力能转换为第二压力能而能够通过第一管道驱动转换器产生电能，经驱动转换器之后的工作液体又通过第二管道回到液体源。回到液体源。回到液体源。


技术研发人员：丁廉君 苏秋水 林松源 戴志成
受保护的技术使用者：能源8科技公司
技术研发日：2021.12.03
技术公布日：2023/6/27