泵送热能存储 (PTES) 因其相对于其他电网规模电力存储技术具有多维优势而成为越来越有吸引力的研究领域。本文建立了一个模型,并用数字方式研究了基于氩气的布雷顿型 PTES 系统的性能。该模型用于优化系统的总工作输出和往返效率。热存储罐的纵横比和填料床分段操作已经改变,以评估它们对往返效率的影响。发现更长更薄的罐可以提高效率,热罐长度对系统性能的影响大于冷罐。发现分段操作中的“温度比”越大,往返效率越高,热存储出口工作流体温度越高,持续时间越短,性能越好。描述功率输出的关键特征被确定为最大功率区域的持续时间和“功率前沿”的陡度。为了最大限度地延长高功率区域的持续时间并减小功率锋面的宽度,使用了额外的潜热存储,然后使用等熵往复式压缩机/膨胀机结构评估其对往返效率的影响,预测效率高达 80%,接近理论预测的极限。
如果没有涉及的多个设备和组件的功率来源,则不可能进行异质集成(HI)。虽然可以将这种功率外部提供给一个或多个设备,但将此功率的转换和分布集成到HI系统中通常是有利的。这使得功率传递成为HI系统中最关键的要素之一,并且显然需要自己的路线图章节。HI为电力电子设备提供了显着的优势,因为它允许宽带的带隙功率设备(超过硅在功率处理能力,效率和工作温度中),并与硅的控制,逻辑和存储器设备集成,并且具有较低的工作温度被动设备。尽管如此,电力电子设备的HI带来了SIP设计师的挑战,因为电力电子需要空间,产生热量并可能在电路中引起电噪声。挑战可以分为以功率转换和交付的位置和功能为代表的三类。以下详细讨论的这三个类别是(1)减小功率转换器的大小; (2)有效地传递电力; (3)在多个电压上分发清洁,高质量的电源,范围从1-5 V到300V,到多个堆叠式包装。在HIR研究的早期提出了一个概念性SIP单位细胞作为讨论的基础,如图1所示,示例函数模具要整合。SIP工作组概述的特征(第21章)将更详细地讨论。然而,如图1的右侧所示,确定了10个基本电气,热和机械指标用于电力传递。选择提供合适性能的技术,然后落到了SIP选择的分区。在图2a-2d中最好地描述了转换和传递能力的可能性,如下所述。