CN103732885A - 一种用于存储和传输流体的设备，以及存储和传输包含在这种设备内的压缩气体的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于存储和传输流体的设备，所述流体包括气体和液体，所述设备包括：至少一个用于存储所述流体的容器(1)，气体入口(2)和气体出口，用于所述液体的入口和出口，至少一个用于将气体注入所述容器(1)的设施(8)，其用于存储所述流体；至少一个出口设施(9)，该出口设施连接到用于排出压缩气体的气体出口，液体排放装置，以及至少一个发动机组(15)，该发动机组包括至少一个泵(17)以及至少一个发动机(18)，该发动机用于将增压液体通过液体入口注入到用于存储流体的容器(1)中。

Description

一种用于存储和传输流体的设备,以及存储和传输包含在这种设备内的压缩气体的方法

技术领域

本发明涉及一种用于存储和传输压缩气体的设备，特别是通过压缩然后扩展的气体来存储和传输电能。 

本发明也包括一种设备，其用于提取和存储由压缩气体所产生的热量并且在气体扩展前或扩展中将热量恢复到该气体中。 

背景技术

压缩气体的使用，特别是压缩空气的使用，对于目前大多数行业来说，是一个主要的成本项目。尽管这不是一个详尽的清单，这些行业包括航空行业、航天行业、农业综合企业行业、汽车行业、化学行业、冶金行业、玻璃器皿行业、石油行业和玻璃行业。仅压缩空气的生产就消耗了工业中所使用电量的10％。 

以工业中通常使用的压力，在六巴到十几巴的范围内，提供这些气体的高存储能力是很少被采用的，因为存储中气体的低密度和传送中的可变压力。 

这意味着气体必须在其使用过程的同时被压缩，这产生了显著的额外成本，比如由于在最贵的时间内或大型压缩单元的电量消耗。 

电能的存储，作为压缩气体的应用之一，在以下方面是至关重要的：能够有助于输电网络的稳定性，满足高峰时期的需求，参与集成诸如风能或太阳能的间歇性能源，可在低需求时期，即输送电最便宜的时候，存储廉价或清洁的能源，在高需求时期，即它最贵的时候，在高峰时期补充无 电抗生产装置，来提出一些应用。 

很多技术已经在涉及大规模存储方面有所发展，最为普遍的是泵送水力存储和压缩空气能量存储，在压缩空气能量存储中，电能被用来压缩空气，该空气以压缩形式存储于人工或天然的存储器中。该空气的扩展通过涡轮扩展器传送出一部分被用于压缩的电能。 

各种热力循环被用于这项技术。最简单的是利用电机驱动的压缩机来压缩空气，其允许具有中间冷却时间的多级压缩，以便在空气压缩中使用尽可能少的能量，接近等温压缩及扩展。压缩空气随后存储于一个存储器中。目前的高容量存储器是天然或人工的地下洞穴。当电能待传输时，压缩空气从存储器中被提取，通过添加外部热能源加热，比如使用燃油、天然气、电力或其它任何热能源，并且通过一个驱动发电机的涡轮机而扩展。这种循环具有相当低的能源效率，特别是考虑到需要在空气穿过涡轮机之前提供外部热能源来加热空气，因为对于这个循环，损失了在空气压缩中产生的热量。 

很多其他热力学循环被提出，并且具有在涡轮机输出端恢复热量来提高循环的综合效率。 

这些循环之一，被称为“绝热(adiabatic)”循环，使用多变压缩机来从压缩的每一级里的压缩空气中提取热量，并存储该热量，该压缩空气被存储于一个存储器中。当电能待传输时，压缩空气从存储器中被提取出来，由压缩过程中存储的热量加热，并且通过一个驱动发电机的涡轮机而扩展。这种“绝热”循环避免了使用额外的外部加热，并提供了高于70％的效率，这是由于压缩过程中产生的热量的恢复。它不排放二氧化碳。 

目前，大容量气体存储装置使用天然或人工的地下洞穴或制成的刚性容器来存储压缩空气。 

地下洞穴要求特定的地质环境：流体气密性，周围岩石能承受的压力和地震风险。可用位置的可能性是有限的，而且并不一定与用来存储电能 的理想区域一致，比如因为它们远离将消耗或产生能量的地方或这些区域的输电网络不充足。 

这些设施的主要缺点之一是在空气存储和传送过程中它们不允许保持恒压。 

那么，这要求下列两者之一：一个能在可变输出压力下运行的压缩设施，一个能在可变输入压力下运行的扩展设施，以及储气库的使用，该储气库的压力范围等于压缩和扩展设施运行压力范围；或者将来自储气库的输出压力调节到储气库运行范围的最小值。这些压力变化很大程度上影响了工厂的效率以及它存储压缩空气的服务容量。比如，德国亨托夫市的设施使用310,000立方米的地下存储室，其压力范围为43到70巴。美国的麦金托什设施使用370,000立方米的地下存储室，其压力范围为45到80巴。可以注意到，在给定地下洞穴的稳定性约束的情况下，最大压力被限制至80巴，可用压力范围大约为40巴。这两个因素严重限制了可以被存储于存储器中每个单位体积的能量。 

关于在地下洞穴中的存储，美国专利4355923中提出的一个概念，通过将洞穴和置于更高点的液压存储器连接起来以获得恒压。这个概念要求具有非常特别的地理条件，以及将存储器中的压力限定为由液压存储器产生的流体静压力。 

最近，两个关于水下存储气体的概念已经被提出，一个是利用柔性水下存储器，如美国专利6863474B2，另一个是利用刚性水下存储器，如美国专利7735506B2，为了将气体压力维持为储气库安装深度处大致的流体静压力。在气体存储和传输过程中保持恒压的能力是这些概念的主要优点。然而，由于这些水下设施被安装在水下深处，它们的实施和运行是复杂和昂贵的。 

这两个概念也有缺点，只能在压力等于储气库所在位置深度处大致的流体静压力的条件下运行。 

然而，很明显，对于一个给定类型的存储器而言，这在经济上是有利的：在最大压力下存储气体，并兼容存储器组件上的机械应力和技术上可行的最大厚度。因此，独立于外部环境，选择储气库内部压力的能力极具吸引力。 

最终，将良好增产潜力和常规涡轮压缩机、涡轮扩展机联合起来的“绝热”循环要求存储大量热量。显热的存储，意味着没有状态变化，要么需要固体，如岩石、混凝土、沙、石墨或陶瓷，存在确定满意的交换机尺寸的困难，要么需要液体，如油或盐水，其中大多数存在某些环境风险并且存储困难。潜热的存储仍然很少被用到，尽管它具有很大的潜力，即其具有状态变换。水，其具有高显热、良好的热导率、可用作热量传输和存储的媒介，其低成本，而且它不会对环境造成危险，是除了要求高温度的高存储压力以外的优秀候选者。 

发明内容

根据本发明的设备为这些挑战提供了答案，特别地： 

-它可以在刚性容器中存储和传输气体，由于是液体以非常高的压力并接近恒压的情况下，可独立于存储周边环境的压力条件来选择压力，包括水下存储情况下的静水压力； 

-它允许恢复在气体传输操作中所消耗的能量的主要部分，这些能量用于维持这些气体接近恒压； 

-它允许恢复压缩能量和气体扩展中产生的能量的主要部分，其中，压缩能量被消耗在将气体压缩到一个存储压力，其大大高于工业流程中使用的压力； 

-该设备的存储部分可以安装在陆地上，不要求特别的地质或地形环境或安装在水下，从而允许该设施受益于依照容器阻力和降低泵以及涡轮机压力的存储位置普遍的静水压力； 

-它可以利用现有的液压存储器； 

-它提供的每立方米储气库存储的电能量，远超过现有设施； 

-它可以快速响应高能源需求； 

此外： 

-该设备可以确保气体和液体之间的流体密封性，以维持气体大体上恒压； 

-它有利地允许存储部分安装在在垂直位置上或水平位置上，甚至在倾斜位置上； 

-它限制了可能从存储部分泄漏的影响，其中，存储部分泄漏可能由气体/液体分离系统的流体密封性的失效造成； 

附加： 

-该设备允许在绝热操作下存储热量； 

-它允许使用水作为在“绝热”循环中用于存储热量的传热流体； 

-它可以避免使用造成环境风险的流体； 

另外： 

-该设备可以用于气体的低价存储，该气体在工业上被用于其压力低于存储压力； 

-该设备允许能量存储和传输的联合使用； 

-该设备可以有利地直接安装在工业现场，以便受益于现场设施并且供给现场设施。 

因此，本发明的第一个方面涉及存储和传输流体的设备，所述流体包含气体和液体，所述设备包括： 

-至少一个流体存储容器，其包括含气体部分和含液体部分， 

-连接到气体源的入口以及该气体的出口，向流体存储容器的含气体部分开放， 

-液体入口和出口，向容器的含液体部分开放， 

-至少一个压缩设施，其连接到气体源和气体入口，用于以输入压力将压缩气体注入流体存储容器； 

-至少一个排放设施，其连接到气体出口，用于排放压缩气体， 

-用于排放液体的装置； 

-至少一个发动机组，其连接到液体源和液体入口，发动机组包括至少一个泵和至少一个发动机，用于将加压液体通过流体入口注入流体存储容器。 

因此，该设备提供了在预定压力下用于使用、存储和传输气体的很多可能性，并且在使用压缩气体的工业流程和能源领域具有很多应用。 

气体的存储和传输是可靠的，并且更加便宜。 

优选地，该设备包括位于流体存储容器中的气体和液体间的分离装置，来防止气体和液体混合。 

根据一个实施例，分离装置包括柔性膜，其可以在流体存储容器的压力下变形，以便适应含液体部分和含气体部分的体积变化。 

本发明的第二方面提出，气体和液体间的分离装置包括刚性的可移动隔膜，该支承面隔膜界定了流体存储容器中液体和气体间的分离表面，并且包括支承面，其相对于分离表面的每一边偏移。 

这种配置可以在包含多种流体的任何流体存储容器中被实施。 

分离表面的偏移支承面防止刚性隔膜在隔膜上非均匀压力分布的影响下倾斜，这会导致含液体部分和含气体部分之间的泄漏。 

优选地，隔膜的外围装配有密封件来确保含气体部分和含液体部分之间的流体密封性。 

此外，隔膜的支承面可以装配有滚动机构来促进隔膜在流体存储容器中的移动并且适应含液体部分和含气体部分的体积变化。 

支承面可以是连续的沿着隔膜的圆周，可以是不连续的沿着隔膜的圆周，或可以具有与容器接触的单位面积，其与支承面不同。 

这是特别有利的，如果含液体部分连接到含气体部分，一方面通过装有泵的第一管道，该泵可将含气体部分中的液体带到含液体部分，另一方面通过装有压缩器的第二管道，该压缩器可将含液体部分中的气体带到含气体部分。 

当容器被放置在地上并相对于水平面有一个角度的时候，这个配置特别有利。以这种方式，无论流体存储容器是什么类型，如果隔膜失效导致液体向含气体部分泄漏，以及相反地导致气体向含液体部分泄漏，这种泄漏是可以被恢复的。 

本发明的第三个方面提出了在压缩设施中气体的压缩过程和扩展设施中气体的扩展过程中，气体和传热流体间的热量交换系统的安装，以便获得绝热气体压缩和扩展循环。 

特别地，热量交换系统包括储热器，其用于存储由气体压缩加热的传热流体，所述储热器是绝热的，并包括用于对传热流体增压的装置。 

根据第一实施例，储热器位于流体存储容器的含气体部分的内部，并且包括与流体存储容器中气体交界的活塞和储热器中的传热流体。 

因此，传热流体被保持在增压状态以防止蒸发，并且不使用额外的装置，而是使用压缩气体的压力，以此减少设备的尺寸和成本。 

根据第二个实施例，储热器位于流体存储容器的外部，并且包括由传热流体供给的部分和由压缩气体供给的部分，这两个部分位于设置在储热器中的隔膜的每一面，以确保两部分间的流体密封性。 

除了上面提到的第一实施例的优势，第二实施例不减少流体存储容器中的气体存储体积。 

优选地，传热流体是水，水除了低价和广泛可取外，还没有作为污染物的环境风险。 

这些热量交换系统的实施例可以结合任何气体存储容器实现。它们允许使用水作为传热流体，同时保持水处于增压状态并防止蒸发。 

该设备可以进一步包括以下单个配置，或其结合： 

-液体入口结合液体出口， 

-气体入口结合气体出口， 

-该设备包括多个流体存储容器，并包括气体入口和出口上的一组阀门以及液体入口和出口上的一组阀门，从而允许选择气体被注入位置上的容器和气体被排放位置上的容器。 

有利地，该设备使用空气和水，它们广泛可取且低价。 

本发明的第四个方面提出该设备允许结合使用。这里，排放设施包括扩展设施，其包含至少一个减压器和发电机，该发电机通过压缩气体的扩展而产生电能。排放设施可以进一步包括工业设施，其被连接到扩展设施以便在工业流程中使用扩展气体，或者被连接到气体出口以便在工业流程中使用压缩气体。 

因此，无论存储和传输气体的设备，该气体可能在扩展之后并且可以在特定的压力下被使用在工业流程中，而不是在能量产生之后释放被扩展的气体，因此不需要额外的结构。通过直接在工业现场实施存储和传输压缩气体的设备，不仅可能生产现场设施要求的能量，而且可以向它们提供气体。 

可选地，排放设施可以包括使气体达到工业设施要求的压力的装置，以便在低成本和给定压力下传输气体。 

在一个特别有利的实施例中，液体排放装置包括发电机组，该发电机组连接到液体出口，该发电机组包括涡轮机和发电机，被排放的液体通过发电机经过用于产生电能的涡轮机。 

用于调节和控制发动机组的系统以及用于调节和控制发电机组的系统，其允许控制它们各自的功率和流体存储容器中的压力，从而适应不同的操作模式。 

在这种情况下，本发明的第五个方面提出一种在上述的设备中存储和 传输压缩气体的方法，包括以下步骤： 

-气体存储步骤，包括以下操作： 

·在压缩设施中压缩气体， 

·通过气体入口将气体注入到流体存储容器， 

·在注入气体的同时，通过液体出口将液体排向发电机组，并使用用于调节和控制发电机组的系统以便在流体存储容器中排放保持恒压的液体， 

-气体传输步骤，包括以下操作： 

·通过液体入口将液体从液体源注入到流体存储容器， 

·在注入液体的同时，将气体排向排放设施，并使用用于调节和控制发动机组的系统以便在流体存储容器中注入保持恒压的液体。 

这种操作模式被称为主操作模式，其允许在整个操作过程中以大体上的恒压来存储和传输气体，这对生产电能和为工业设施供给气体都特别有利。 

存储步骤和传输步骤可以同时进行。 

只能持续几分钟或几十分钟的各种过渡模式可以通过该设备实施。 

过渡模式可以被应用于一种从一个状态启动该设备的方法，在这种状态下，发动机组、发电机组、压缩设施和扩展设施是关闭的，并且流体存储容器包含压缩气体和液体，所述方法包含以下步骤： 

-识别对能量水平的要求， 

-启动扩展设施并通过从流体存储容器中排放气体，将扩展设施的功率提高到要求的能量水平， 

-在前一步骤的同时，启动发电机组并提高其功率，从而通过从流体存储容器中排放液体来产生所要求的能量，用于调节和控制发电机组的系统控制流体存储容器中的压降， 

-随着设施功率增加渐进地减少发电机组的功率，当扩展设施正在产 生所要求的能量时关闭发电机组， 

-在前面的步骤之后，启动发动机组并提高其功率，同时提高扩展设施的功率，用于调节和控制发动机组的系统控制流体存储容器中压力的上升直到达到理想的压力， 

-实施存储和传输方法。 

因此，能量通过使用液压部分快速产生从而在被要求时非常快速地增加功率。当该设备处于气体传输阶段并且要求的能量水平高于该设备正在提供的时候，过渡操作条件可以被实施。为了这个目的，过渡步骤被实施，其包括以下操作： 

-识别对能量水平要求，该能量水平超过由扩展设施所提供的能量， 

-提高扩展设施的功率， 

-在上述步骤的同时，减少发动机组的功率以允许该设备提供更多的能量， 

-如果发动机组的功率被减少直到其关闭并且该设备尚未达到被要求的能量水平： 

·打开发电机组并提高其功率，以便通过流体存储容器的液体出口排放液体来供给所要求的能量水平， 

·当该设备达到所要求的能量水平时，随着扩展设施功率增加渐进地减少发电机组的功率， 

·当发电机组关闭时，打开发动机组并提高其功率，同时提高扩展设施的功率以便恢复流体存储容器中的给定压力， 

-否则，当该设备达到所要求的能量水平时，启动发动机组并提高其功率，同时提高扩展设施的功率以便恢复流体存储容器中的给定压力， 

-继续传送步骤的操作。 

在此重复一次，该设备功率的改变可以通过临时使用液压部分被迅速增加。 

相似地，当该设备处于气体存储状态时，过渡操作模式可以被应用。为了这个目的，过渡步骤被实施，其包括以下操作： 

-识别被供给到压缩设施的能量水平的变化， 

-当这个变化是减少时，提高发电机组的功率以通过从流体存储容器中排放液体来产生用于压缩设施的必要补偿能量， 

-当这个变化是增加时，提高发动机组的功率以通过向流体存储容器注入液体来消耗没有被压缩设施消耗的能量。 

以这种方法，该设备可以适应能量源功率的显著和快速的变化。 

附图说明

下列附图解释了本发明： 

-图1示出根据本发明的用于存储和传输气体的设备的总图； 

-图2示出流体存储容器的更详细视图； 

-图3示出一项实施例，其中存储容器中的气体/流体分离不在一个水平面上； 

-图4示出一项实施例，其具有在高海拔位置的液体存储器； 

-图5示出一项实施例，其具有在高海拔位置的液体存储器并且可能将涡轮机应用于外部附加物； 

-图6示出一项实施例，其具有在高海拔位置的液体存储器和多级涡轮机； 

-图7示出一项实施例，其中流体存储容器在水下，放置于河床上； 

-图8示出一项实施例，其中流体存储容器在水下，位于两个水体之间； 

-图9示出一项实施例，其具有数个流体存储容器； 

-图10示出一项实施例，其用于平稳电能； 

-图11示出本发明的总图，其中热量存储合并在流体存储容器内部； 

-图12示出本发明的一个总图，其中热量存储位于流体存储容器外部； 

-图13示出本发明的设备，其中排放设施包含产生电能的扩展设施，其次是气体的工业应用。 

具体实施方式

图1示出根据本发明的可能配置之一的用于存储和传输气体的设备的框图。该设备包括至少一个刚性流体存储容器1，其中气体压力由液体保持恒定。有利地，在下文中，所使用的流体是作为气体的空气和作为液体的水，然而，需要了解的是可能使用其他气体和其他液体。 

流体存储容器1，在图2中被示出更多细节，可以由钢铁、混凝土或复合材料构成。它的厚度和设计能够抵抗来自所存流体的内部压力。流体存储容器1的主体是圆柱形的并且具有端4和端5，端4和端5通常是半球形或半椭球形的，以提供更好的抵抗力来抵挡来自于存储流体带来的压力。 

根据不同应用，流体存储容器1的主体可以由钢管组成，如被用来运输增压气体的钢管。例如，X80钢铁管，直径为1.4米并且适于在120巴下存储空气，其壁厚约40毫米；X52钢铁管，直径为1.2米并且适于在80巴下存储空气，其壁厚约24毫米。 

流体存储容器1的容量，根据不同应用，能从几十立方米到数以万计的立方米。 

容器1配备必要的支撑来维持自身。 

容器1在第一端附近配备了至少一个气口36，该气口36被连接到气体源并向气体2开放，该气体2包含流体存储容器1中的部分，允许气体流进或流出流体存储容器1。图1到8，11和12示出一个例子，其中气口36同时是流体存储容器1的气体入口和出口，需要了解的是，气体出口能 够与气体入口分离开来，这可以从下面看到。 

气口36作为气体入口时，气口36通过管道6连接至少一个压缩设施8，其中，管道6抵抗气体2的压力，在想要存储气体时压缩设施8传输待存储的加压气体2；当气口36作为气体出口时，在想要传输空气2时被连接到至少一个使用增压气体2的排放设施9。 

在图1中，压缩设施8由至少一个空气压缩器13耦合到至少一个电动机14组成，并且允许在对使用电能的流体存储容器1处于恒压的情况下，产生和传输压缩空气。图1中的箭头25代表在出口8处来自该设施的气流方向。 

压缩设施8可以包括多个并联安装的压缩机和电机，每个压缩机通过特定于它的气体入口被连接到流体存储容器1。作为一个变体，压缩设施8包括多个串联安装的压缩机和电机，压缩机的压力从第一个压缩机增长到最后一个压缩机，其中第一个压缩机由低压气体提供，最后一个压缩机连接到气体入口36，气体入口36连接到流体存储容器1，以便以所需的压力向流体存储容器1供给压缩气体。 

如图1所示，例如，排放设施9是扩展设施，因此由至少一个减压器10耦合到至少一个发电机11组成。燃烧室12有利于允许加热进入减压器10的空气。扩展设施9在恒压下利用压缩空气来产生电能，其中，压缩空气由流体存储容器1传输。图1中的箭头26代表气体在入口向扩展设施9流动的方向。 

和压缩设施8类似，扩展设施9可以包括多个(例如并联安装的)减压器和发电机，减压器通过单个的气体出口由压缩气体供给，或者每个减压器都配有一个自己的气体出口。气体减压器也可以串联安装，从第一个减压器到最后一个减压器，其中，第一个减压器由流体存储容器1中的压缩气体供给，最后一个减压器供给所需压力下的扩展气体。 

因此，该设备允许在流体存储容器1中将电能存储为压缩气体，比如 压缩空气，其由压缩设施8供给并且允许通过扩展设施9中气体的扩展来恢复该电能。 

或者，排放设施9直接使用压缩气体，比如在工业流程中。工业中应用利用压缩气体的方法的例子已经在背景介绍中引用过。 

流体存储容器1在第二端附近，其具有至少一个用于液体的口35，口35通向流体存储容器1的液体容纳部分3，以便允许液体流进或流出流体存储容器1。 

在图1到8，11和12中，用于液体的口35既是液体入口也是液体出口。然而，可以从下面看到，流体存储容器1可以包括分开的液体入口和液体出口。 

为了将压缩气体2在流体存储容器1中维持恒压，作为液体入口的口35通过管道7与发动机组15相连接，其中，管道7抵抗液体压力；发动机组15包括至少一个泵17和至少一个发动机18。通过管道7，排放装置被连接到液体出口35，这允许液体从流体存储容器1中被排放。在一个优选实施例中，排放装置包括至少一个发电机组16，发电机组16包含涡轮机19，涡轮机19连接至少一个发电机20。 

图中，用于存储和传输气体的设备被表示成包括单个发动机组15和单个发电机组16。然而，该设备可以包括数个发动机组15，该发动机组15连接到液体口35，比如串联安装的，或者每个发动机组连接到自己的液体入口，则是并联安装的。相似地，存储设备可以包括数个并联安装的发电机组16并连接到相同的液体出口，或者串联安装并且每个发电机组连接到自己的液体出口。 

图1中的箭头27代表液体通过泵17的流动方向。泵17通过管道21逆流地连接到至少一个液体存储器22。因此，在该设备包括多个发动机组15的情况下，一个液体源能供给每个发动机组的每个泵，或者有数个液体源，可以独立地供给一个或更多泵。 

图1中的箭头28代表液体通过涡轮机19的流动方向。涡轮机19有利地通过管道21顺流地连接到液体存储器22。 

现在描述存储设备的操作，其中在气体为空气，液体为水。 

在一个被称为空气存储步骤的步骤中，由压缩设施8在输入压力下供给的空气，通过口36，进入流体存储容器1中的含气体部分2，并且保持在存储压力，该存储压力非常接近于输入压力。空气随后在水3上或直接施加非常接近于输入压力的存储压力，或可以从下面看到，通过在空气和水3之间的分离装置，例如隔膜23。 

在空气压力的影响下，水3通过水口35从流体存储容器1的底部被排放出来。 

在优选实施例中，用这种方式排出的水驱动发电机组16的水轮机17，从而产生电能。用于调节和控制发电机组16的系统允许在整个空气存储操作中将空气维持恒压。 

在被称为空气2传输步骤的步骤中，水3通过发动机组15的液压泵17在一定压力下来泵取，该压力大体上等于流体存储容器1中的存储压力，并通过口35在一定压力下进入流体存储容器1的底部，该压力非常接近于存储压力。水随后在流体存储容器1中的空气2上施加非常接近于存储压力的压力。 

在水施加的压力的影响下，空气通过空气口36从流体存储容器1中被排放出来，并在非常接近于存储压力的恒压下被供给到排放设施9。用于调节和控制发动机组15的系统允许在整个气体传送操作中维持气体恒压。 

图4示出了一个变体，其中液体存储器40的位置海拔高于被用来为该设备提供液体的流体存储容器的海拔。例如，液体存储器40可以是液压存储器，诸如天然或人工的蓄水池，其位于高于流体存储容器1的位置。在这种配置下，液压泵17经由管道41通过液压存储器40来供给水。泵 17因而只需要通流体存储容器1的内部压力，和液压存储器40与液压泵17之间的高度差相应的压力的差异来提高水压。待供给到泵17的能量被相应减少。涡轮机19也通过同一个管道41连接到液压存储器40，其中管道41连接泵17和液压存储器40，以便将空气存储于流体存储容器1时，允许其回到液压存储器40，当空气从流体存储容器1中被排出时，由泵17抽取水。 

图5示出一个前述案例的变体，其中液压存储器40由额外的外部供给水42来供给。例如，这可以是一条河流，其向液压存储器40提供水。那么，对来自于液压存储器40的额外的外部供水42使用涡轮机19是可能的。在这种情况下，从涡轮机19排出的水在置于露天的涡轮机19的高度被排放出来，涡轮机19可以由泵17直接供给，或者由已经通过流体存储容器1的水3供给。 

如图6所示，具有包括两个涡轮级45和46的分离水轮机装置也是可能的，其中，涡轮级45和46都由流体存储容器1来供给，并且单个顺流涡轮级46对应于液压存储器40和直接由液压存储器40供给的顺流涡轮级46间的高度差。 

利用本发明的设备通过使用液压容器40中存储的水来存储电能，图5和图6中所示的配置允许涡轮机在不要求增加任何设施的情况下，通过额外的外部供给水42来产生电量。 

图7示出一个变体，其中流体存储容器1被安装在水下，比如在海53中，置于海床50上。管道51将流体存储容器1连接到空气压缩设施8和排放设施9，它们都位于陆地的海岸线上，该管道沿着它们被安置处的斜坡。相似地，管道52将流体存储容器1连接到发动机组15和发电机组16，该管道被设置以沿着斜坡。如图7所示，管道51、52位于表面附近的部分可以置于地下，以便保护管道51、52不受海浪的侵害并且避免损坏海岸线。如图所示，水可以直接从海53中抽取并且供给涡轮机，或者 可以从位于陆地上的存储器中抽取并由海水或淡水供给。 

在与基于陆地的设施相同的存储压力下，将流体存储容器1设置在水下减少了流体存储容器1上的应力，因为浸没流体存储容器1的水会施加与流体存储容器1的水下深度H成正比的外部反向压力。那么，相应地减小流体存储容器1的容器壁厚度是可能的。 

图8中，流体存储容器1被置于中层水域。它被放置在这个位置是因为当锚固61到达海床使它往下沉时，它的正浮力施加向上的力。容器的浮力是由集成到其设计中的浮力原件60提供的。压缩设施8和空气排放设施9以及用于水的发动机组15和发电机组16被安装在浮式结构62上。设施8、9可以通过水下电缆63被连接到陆地上的输电网络。 

图9示出了本发明设备的一种应用，其中，数个容器被使用，在这种情况下为5个流体存储容器1a-1e。这个变体增加了所存储的空气的体积，从而增加了所储存的电能的量。每一个流体存储容器1a-1e的横向尺寸，例如有具有圆形截面的容器的半径，是受限的，因为内部压力高，如果想要增加存储容量，可能需要使用一组容器。 

在所示的例子中，流体存储容器1a-1e都被连接到同一个空气压缩设施8，同一个排放设施9，同一个发动机组15，因此也连接到同一个液压泵17，同一个发电机组16，从而连接到同一个水轮机19。当然，它是可以被这样配置，以使每一个流体存储容器1a-1e被连接到压缩设施8，排放设施9，发动机组15，和特定于它的发电机组16。 

置于空气入口和出口36上的一套空气阀门70，和置于水入口和出口上的一套水阀门99，允许隔离某些连接。然后，选择参与一个空气存储步骤的特定流体存储容器1a-1e是可能的，在这个空气存储步骤中，空气被注入并且压力的恒定通过发电机组16的用于调节和控制系统保持，而其他容器参与一个空气传输步骤，在这个空气传输步骤中，气体被排放并且压力的恒定通过用于调节和控制发动机组15的系统保持。 

当存储来自直接连接到压缩设施8的源的品质差(如不稳定或是间歇的)的电能时，这种配置允许将由排放设施9生产的完全稳定的电能注入到电网，排放设施9从而作为扩展设施。 

图10代表本发明设备的一个应用，其使用单的流体存储容器1，并且其中： 

-压缩设施8被连接到流体存储容器1，通过特定于它的管道71和特定于它的空气入口， 

-排放设施9被连接到流体存储容器1，通过特定于它的管道72和特定于它的空气出口， 

-发动机组15被连接到流体存储容器1，通过特定于它的管道73和特定于它的口， 

-发电机组16被连接到流体存储容器1，通过特定于它的管道74和特定于它的口。 

当产生或存储来自品质差或多变(如由一个风力农场提供的)的电源的压缩空气时，这种配置允许在扩展设施9中产生稳定的电能，同时排放和扩展压缩空气。随后，流体存储容器1使电源中的波动变得平滑。 

对于如下详述的某些过渡操作，利用在操作发动机组15和发电机组16的同时使用该设备的能力也是可能的。 

当利用该设备来存储和传输压缩气体形式的电能时，不同的操作模式可以被区分为：主模式和过渡模式。 

在主模式中，该设备在两个可能同时发生的步骤下运行： 

-气体存储步骤，包括以下操作： 

·□压缩压缩设施8中的气体， 

·□通过气体入口36将压缩气体注入到流体存储容器1中， 

·□注入气体的同时，通过液体出口35向发电机组16排放液体，同时具有系统来调节和控制发电机组16以便排放在流体存储容 器1中维持恒压的液体， 

-气体传输步骤，包括以下操作： 

·□通过液体入口35并使用发动机组15，将液体从液体源22，40注入到流体存储容器1中， 

·□注入液体的同时，向扩展设施9排放气体，同时具有系统调节和控制发动机组15以便注入在流体存储容器1中维持恒压的液体。 

当电能存储步骤中进入该设备的所需的电力变化，或电能传输步骤中退出该设备的所需的电力变化，分别与来自压缩设施8的容许的变化率以及来自扩展设施9的容许的变化率相兼容时，使用主模式。。 

否则可以实施过渡模式，这临时增加了该设备功率可能率，在该可能率上，通过调节发动机组15和发电机组16的功率，在达到主操作模式前，可以改变该设备的功率。 

第一个例子涉及设备关闭后启动，并且有快速负载倾斜升温，当要求能量级别时。 

在设备关闭后启动这个特定的情况下，意味着从一个状态开始，在这个状态中，发动机组15、发电机组16、压缩设施8和扩展设施9是关闭的，并且其中流体存储容器1中含有气体和液体，调节和控制设备将首先启动扩展设施9，并且功率以与这个设施兼容的速率改变。在功率倾斜升温不够快的情况下，比如当以时间表要求能量水平时，该时间表与扩展设施9的变化速率不兼容，发电机组16会被同时置于操作中以便产生额外的电量并且达到所要求的能量水平。因为气体和液体的同时排放，用于调节和控制发电机组16的系统控制流体存储容器1中的压降。 

因此，发电机组16和扩展设施9暂时同时处于使用中。实际上，特别是在使用的气体是空气以及使用的液体是水的情况下，发电机组16的反应时间比扩展设施9的反应时间低很多，并且因此发电机组16为迫切 的能源需求提供了更快但暂时的反应。 

流体存储容器1中的压力从而必要地减小了。发电机组16将见证它的功率逐渐减少，直到它关闭，同时扩展设施9的功率增加。 

发电机组16关闭的同时，发动机组15启动，并且它的功率逐渐增加直到与主操作模式相一致的流体存储容器1中的压力水平被恢复。 

在该设备已经处于主操作模式运行中的情况下，两个情形是可能的。 

在第一个情形中，该设备目前处于传输步骤，但要求增加由扩展设施9传输的能量水平。 

例如，在将电能传输到电网的步骤中，这可能涉及到一些情况，其中，由扩展设施9传输到该设备的能量水平必须非常快速地被提高，以便调节电网的频率或电压，或为了确保电网稳定的其他任何情况。 

扩展设施9的功率应根据需求，在与扩展设施9兼容的速率下，逐渐增加。可能是这个速度不足以在合理的时间内满足需求。然后，有利地，在主操作模式下将水注入到流体存储容器1的发动机组15的功率，将被逐渐降低以使该设备耗能更少，从供能更多。 

一旦发动机组15的功率被降低至关闭的状态，如果该设备仍然不提供所要求的能量水平，发电机组16的功率将被迅速倾斜升温以提供所要求的能量水平。 

由于来自扩展设施9的功率倾斜提升了，它逐渐取代了来自发电机组16的功率，来自发电机组16的功率同时减少直到发电机组16关闭。流体存储容器1中的压力从而减少了数巴，如4巴。 

当发电机组关闭时，发动机组15接着被重启，而且它的功率增长与来自扩展设施9的功率增加是同时的，以便回到与主操作模式相一致的给定压力值1。 

在第二个情形中，如果该设备目前处于能量存储步骤，随后以类似的方式，来自于用于压缩设施8的能源的功率可能改变，同时压缩气体设施 9将气体注入到流体存储容器1中。例如，当压缩设施8由太阳能驱动时，这当然会随着当前气象条件而改变。 

当来自于用于压缩设施8的能源的功率减小时，发电机组16能迅速增加其功率来稳定到压缩设施8去的功率，其中，发电机组16可以经由涡轮机17而产生能量，液体3通过涡轮机17从流体存储容器1中被排放出来。 

相似地，当来自于用于压缩设施8的能源的功率增加时，在主操作模式的存储操作中处于关闭状态的发动机组15，随后快速发动，并且负载被加大以便消耗一些未被压缩设施8消耗的能量盈余。 

因此，来自发动机组15和发电机组16的功率可以在主操作模式中修改，以便允许功率的明显变化率；该设备逐渐回到主操作模式。 

流体存储容器1中的气体2，通过液体密封分离装置，优选地与液体3分离开，液体密封分离装置诸如如刚性且可移动的隔膜23，其将流体存储容器1分离成气体容纳部分2和液体容纳部分3。该隔膜23随后在液体和气体之间界定了分离表面，而且该隔膜在气体存储和传输操作中可以随气体和液体体积的变化而移动。 

实际上，分离装置必须能够在气体存储和传输操作中移动，以便当气体从存储中被移除而液体容纳部分的体积增加时，气体容纳部分的体积会减少，而相反的，从而当气体被存储而液体容纳部分的体积减少时，气体容纳部分的体积增大。 

隔膜23在外围优选地配备一个或多个密封件24以便于保持增压气体和流体存储容器1中的液体之间的分离，并且避免气体溶解在液体或两种液体相互污染的现象。因此，流体存储容器1中的两个流体经由隔膜23相互施加彼此的压力。 

密封件24的性质，特别是它们的材料、形状和流体密封性，对于流体2，3和诸如压力和温度的存储条件是合适的。而且必须确保密封件具有 足够的使用寿命，特别是针对容器内表面上的摩擦的良好耐磨性，该摩擦在气体存储和传输中由隔膜23的位移而导致。密封件24可以是可充气的密封件。为了增加气体和液体之间的流体密封性，可以使用至少两个密封件24来形成连续屏障。 

在图2所示的情况下，空气2和水3之间的分离表面是在一个水平面上的。因而空气2需要占据流体存储容器1的上部，并且水占据流体存储容器1的下部。隔膜23从而可以容易地，以一种允许它因水的体积改变而移动的方式，漂浮在水的表面。或者，刚性分离隔膜23可以被一种分离空气和水的柔性材料隔膜所代替，这样，气体容纳部分的体积和水容纳部分的体积可以通过隔膜变形而变化。 

如果空气和水之间的分离表面不在一个水平面上，就必须使用特别设计的刚性分离隔膜23来适应含液体面和含气体面之间的压力差。 

图3因此表示出一个特别有利的流体存储容器1中气体和液体的分离装置的变体，其中气体和液体的分离表面不在一个水平面上。例如，分离表面是竖直面或一个相比竖直面倾斜了几度的平面，如在1°到10°之间。这可能是如果流体存储容器1是水平的，放在地上，埋在地里，或当它的纵向尺寸不允许垂直放置它时，这会是更有利的情况。那么，使得隔膜23的设计允许其吸收由于液体面和气体面上压力分布的不同而产生的应力，该隔膜23在气体2和液体3的分离表面的平面上，同时允许它在流体存储容器1的内部滑动并且维持流体密封，这是必要的。 

刚性隔膜23因此在其边缘配备了支承面30，其压在流体存储容器1的主体上，这些支承面30具有大尺寸以致它们对于隔膜23的平面的每一面都是偏移的，从而对于气体和液体之间的分离表面是偏移的，以便于吸收来自外加力的应力。这些支承面30由一种可以抵抗压缩的材料制成，该压缩是由流体存储容器1中的压力造成的，它能促进隔膜23沿着流体存储容器1的主体滑动，从而允许隔膜的位移。 

支承面30可连续环绕容器的整个圆周，可不连续但是均匀地分布在容器的整个圆周，或者可不连续也不均匀分布，例如在容器的下部和上部上具有一个总支持面积更大的区域，此处由流体施加在隔膜23上的压力是最高的。 

相似地，支承面30的宽度可能是或不是一个沿着容器圆周的常数。在不连续支承面的情况下，支承面与容器间接触的单位面积对于所有支承面可能是相同的，或根据支承面有所不同。 

支撑件可能也包括滚动机构，如促进隔膜移动的轮子。 

与隔膜23平面有关的支承面30的偏移，意味着支承面30上一点与隔膜23平面之间的最大距离，对于所有支承面30而言可能不是相同的。对于置于容器下部的支承面30，距离可能会更大，因为由水施加在隔膜23下部上的压力更大。 

接下来，隔膜23完美地置于流体存储容器的中间，意味着它不因它两面压力的倾斜，并且密封件24保持在适当的位置，甚至是在存储和传输操作中的隔膜移动期间。 

根据它们的类型，支承面30也可能有助于气体和液体之间的流体密封性。 

隔膜23以这种方式配备了支承面30以确保在任何流体存储容器1中的两种流体间的流体密封性，当允许包含第一流体部分的体积和包含第二流体部分的体积随隔膜23的位移而变化时。 

在气体和液体间的分离表面对于竖直面倾斜一些角度的情况下，具有流体存储容器1是有利的，以便底部33是含气体部分，顶部34是含液体部分。然后，如果在气体和液体间的隔膜23和/或密封件24出现故障，通过隔膜23由液体3向气体2的任何泄漏必须流向流体存储容器1的底部33，此处液体可被恢复并通过低功率液压泵31回到隔膜23的另外一面(含液体部分)。相似地，通过隔膜23由气体向液体的任何泄漏必须流向流 体存储容器1的顶部，进入含液体部分。这些气体可以通过低功率空气压缩器32回到隔膜23的另外一面(含气体部分)。 

流体存储容器1的底部33和顶部34置于容器1的相对端，以致它们不会干涉隔膜23的移动。 

图11和12代表本发明的另外一种配置，其允许在绝热循环中存储和传输气体，特别是在气体通过扩展设施9来扩展以产生电能的情况下。 

由于这个目的，热量交换系统和压缩设施8、扩展设施9联系在一起。热量交换系统包括用于提取在压缩设施8内的气体压缩期间所产生的热量的装置，存储热量的装置，以及用于将这些热量传输到扩展设施9中的气体的装置。压缩和扩展的循环成为一个“绝热”循环，其好处在于提高的性能和完全没有二氧化碳的排放，并且对环境不存在危险。 

如图11和12所示的例子，压缩设施8包括至少一个级，比如三个压缩级81a-81c，每个压缩级81a-81c至少与一个热量交换机80a-80c联系起来，例如在每个压缩级81a-81c的出口处，以便恢复每个压缩级别81a-81c的压缩中或压缩后的热量，并将它传递到传热流体86。每一个压缩级别81a-81c与一个热量交换机80a-80c相联系，可能串联安装或并联安装。 

相似地，扩展设施9包括至少一个级，比如三个扩展级88a-88c，每个扩展级至少与一个热量交换机87a-87c相联系，例如置于每个扩展级88a-88c的入口处，以便恢复传热流体86中的热量，并在每个扩展级88a-88c的扩展前或扩展中将它传递到气体。每一个扩展级88a-88c与一个热量交换机87a-87c相联系，可能串联安装或并联安装。 

接下来，热量交换系统包括至少一个储热器84,91，其用于存储通过压缩设施8中气体压缩所加热的传热流体。储热器84,91是绝热的，它包括用于增压传热流体86的装置。 

如图11所示的第一个例子，来自压缩设施8中交换机80a-80c的已加热的传热流体86，通过绝热管道83并充满储热器84，储热器84优选 地也是绝热的，以一种不会干涉隔膜23移动的方式，置于流体存储容器1的含气体部分2中。用于增压传热流体的装置包括，如图11所示，绝热活塞85,其作为流体存储容器1中的气体和储热器84,91中传热流体86之间的交界面被放置。传热流体86因此被维持在流体存储容器1中压缩气体2的压力。有利地，可以从下面看到，传热流体86是水。考虑到水的大热容，在流体存储容器1中作为传热流体86的水的存储体积不会超过空气存储体积的几个百分点。热量损失因此保持在非常有限的范围。 

扩展设施9的每个交换机87a-87c由来自流体存储容器1中储热器84供给传热流体86，并且通过绝热管道89被连接到流体存储容器1。 

泵90在压缩级81a-81c的交换机80a-80c的入口处对传热流体86增压。减压器97允许传热流体86在热量交换机87a-87c的出口处扩展。位于流体存储容器1的储热器84中传热流体86的存储，与在流体存储容器1中气体2的存储同时发生。包括由调节系统控制的涡轮机19的发电机组16，在该操作中保持流体存储容器1内部的恒压。 

来自位于流体存储容器1中的储热器84的传热流体86的传递，与气体2的传输同时发生。包括由调节系统控制的泵17的发动机组15，在该操作中保持流体存储容器1内部的恒压。 

如图12所阐述的第二个例子，用于存储传热流体86的储热器91并不是位于流体存储容器1的内部，而是位于它的外部。储热器91包括由传热流体86供给的部分和由来自流体存储容器1中压缩气体供给的部分，两个部分分别位于隔膜95的一边，隔膜95置于储热器91中以便建立两个部分间的密封件。 

更特别的是，储热器91包括刚性容器，该刚性容器能抵挡传热流体86在存储温度下的工作压力，并且它在一端，例如上端，配置有至少一个气体入口和出口，用于诸如空气的气体，并且在另一端，也就是下端，配置有至少一个入口和出口，用于传热流体86。 

储热器91的气体入口和出口通过一个或多个抗压管道92连接到含有压缩气体2的流体存储容器1的部分，这允许储热器91中的恒压保持等于流体存储容器1中气体2的恒压。或者，来自流体存储容器1中的气体，在进入储热器91之前，扩展到一定压力，该压力大体上大于传热流体86在其存储温度时的蒸发压力。这个在先扩展在传热流体是水的情况下特别有利，以便于保持水处于液态，并且促进其在储热器91的存储。 

用于传热流体86的入口和出口通过一个或多个抗压管道93连接到压缩设施8中热量交换机80a-80c的管道83，如上所述，并且连接到扩展设施9中热量交换机87a-87c的管道89，如上所述。储热器91包括绝热装置94。 

储热器91的隔膜95也包括绝热装置96，并且例如可以漂浮在传热流体86上，它的功能在于分离压缩气体，如空气2，与传热流体86，如热水。储热器91的隔膜95的外围可配有密封件。储热器91的隔膜95可具有一种设计，其相似于流体存储容器1的隔膜23所描述的内容。 

在图11和图12所示的例子中，传热流体86优选地是增压的水，压缩气体2是空气。 

然后，压缩级81a-81c被配置，以便于退出每个压缩级81a-81c的空气温度实质上低于水在每个交换机80a-80c中普遍压力下的蒸发温度。 

因此，水在交换机80a-80c中保持为液态，并且增压的热水经由绝热管道83退出每个交换机80a-80c，并流向储热器84,91。 

由于具有介绍中提到的优势，热量交换系统因此允许使用水作为传热流体86。 

图13示出了用于存储压缩气体的设备的一个应用，特别是根据本发明的设备，其中排放设施9包括气体扩展设施101和工业设施102，其中，气体扩展设施101在流体存储容器1的出口处，在气体退出扩展设施101的时候，允许将流体存储容器1中的高压降到一个较低的压力，工业装置 102实施一种使用压缩气体的方法，气体在它退出扩展设施101时较低压力相当于气体在工业装置102中被使用的压力。这个扩展设施101被连接到一个允许产生电能的发电机。 

更特别的是，在压缩得到一个存储压力，其高于一个或多个要求处于中压的气体的工业流程的操作压力时，为了避免失去所需能量，排放设施9包括以下是有利的： 

-扩展设施101，用于扩展气体，从它的存储压力到用于能量生产的工业流程中被使用的压力。该扩展设施可能也由源自气体压缩或在现场可用的其他任何热源的存储热量来供给热量，特别是来自涉及的工业流程，所以气体在工业流程的合适温度下被传输。相似地，由气体扩展造成的热量损失可以有利地被用于工业流程，如气体液化过程，或在存储后可以在压缩设施8中被用于冷却空气。 

-一个或多个工业设施102，意味着实施工业流程，该工业流程在气体退出扩展设施时使用加压气体。 

因此，扩展装置101中的扩展操作产生电能。被扩展的气体随后不会被释放到大气中，而是有利地被用于工业设施102。 

在这种特别的情况下，气体不会在扩展前或扩展中通过热源被加热。它的温度由于退出扩展设施101而低于存储容器1中的存储温度，这允许被扩展的气体作为直接用于工业设施102的工业流程或其他任何过程的冷却剂。 

作为一个变体，工业设施102被直接连接到流体存储容器1的气体出口36，以便于压缩气体被直接利用。 

可选地，装置可以被用于使气体达到工业设施102所要求的压力。 

该设备可以被置于不同的变体中，并且流体存储容器1可以置于陆地上或水下。 

因此，该设备可以被用来存储用于供给工业流程的气体。 

由于气体在存储和传输过程中被保持在一个恒压，这为压缩设施8和排放设施9的操作提供了非常有利的条件。 

存储密度也比恒定体积下的存储高很多，因为高压在流体存储容器1中被容许。 

也应当注意到，在工业流程中使用气体的通常压力一般在几巴到几十巴的范围内变化。气体存储在这些相对较低的压力下会处于低密度，涉及高存储成本并且占用大量空间。 

在高压下存储气体是更有利的。 

具有经济吸引力的气体存储装置的缺乏迫使制造商们在工业流程使用时生产压缩气体。因此，有必要设计一个压缩系统，其特定于工业流程所需的气体压力，以满足流程中特定步骤的特别需求，而这种功率可以通过连续地或至少在很长一段时间内操作压缩设施而大大减少。此外，压缩设施的任何关闭导致整个工业系统关闭，这意味着备份压缩设施必须是可用的。 

根据本发明的气体存储的一个额外优势因此展现出来，在气体被打算用于工业流程时。 

本发明的设备因此允许在高压和符合要求的密度下存储气体。 

这也可能是有利的，使用工业流程中任何可用的加压气体供给，甚至部分供给，压缩设施8，从而减少由该设备消耗的能量。 

在另外一个工业流程在工业现场实施的情况下，除了第一个，还需要有限的气体流动，该气体在一个接近于存储气体压力的高压下存储，这是有利地，在流体存储容器1的气体出口36和扩展设施9之间放置旁路电路，以便允许向其他并行流程供给更高的压力。这个旁路电路可以包括用于将气体扩展到流程所需压力的装置。 

因此，根据本发明的装备能够在非常不同的压力下，为两种工业流程，同时或交替地提供气体。 

Claims (30)

1.用于存储和传输流体的设备，所述流体包括气体和液体，所述设备包括：

-至少一个流体存储容器(1)，该流体存储容器包括含气体部分和含液体部分，

-入口(36)，该入口连接到气体源(2)和所述气体的出口(36)，向所述流体存储容器(1)的所述含气体部分开放，

-液体入口(35)和出口(35)，向所述容器的所述含液体部分开放，

-至少一个压缩设施(8)，该压缩设施连接到气体源和所述气体入口(36)，用于在存储压力下将压缩气体注入到所述流体存储容器(1)；

-至少一个排放设施(9)，该排放设施连接到所述气体出口(36)，用于排放所述压缩气体，

-用于排放所述液体的装置，

其特征在于，所述设备进一步包括：

-至少一个发动机组(15)，该发动机组连接到液体源(22,40)和所述液体入口(35)，所述发动机组(15)包括至少一个泵(17)和至少一个发动机(18)，用于通过所述液体入口(35)将增压的所述液体注入到所述流体存储容器(1)。

2.根据权利要求1所述的设备，包括在所述流体存储容器(1)中所述气体和所述液体之间的分离装置。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述分离装置包括柔性薄膜，该柔性薄膜可以在所述流体存储容器(1)中的压力下变形。

4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述气体和所述液体之间的所述分离装置包括刚性的可移动隔膜(23)，该隔膜界定了所述流体存储容器(1)中所述液体和所述气体之间的分离表面，所述隔膜(23)包括支承面(30)，该支承面压在所述流体存储容器(1)上，所述支承面(30)对于所述分离表面的每一面都是偏移的。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述隔膜的外围配置有密封件(24)。

6.根据权利要求4或权利要求5所述的设备，其特征在于，所述隔膜(23)的所述支承面(30)配置有滚动机构，以便促进所述隔膜(23)在所述流体存储容器(1)中的移动。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述支承面(30)连续地沿着所述隔膜(23)的圆周。

8.根据权利要求4至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述支承面(30)沿着所述隔膜的圆周以不连续的方式分布。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，每个支承面(30)和所述容器(1)之间接触的单位面积根据所述支承面(30)而不同。

10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，一方面通过配置有泵的第一管道，另一方面通过配置有压缩器第二管道，所述含液体部分连接到所述含气体部分，其中，该泵允许将所述含气体部分中的液体带到所述含液体部分，该压缩器允许将所述含液体部分中的气体带到所述含气体部分。

11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括，在所述压缩设施(8)中的气体压缩过程中以及在所述扩展设施(9)的气体扩展过程中，用于在所述气体和传热流体(86)之间的热量交换系统。

12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述热量交换系统包括储热器(84,91)，该储热器用于存储由所述气体压缩加热的所述传热流体(86)，所述储热器是绝热的并包括用于对所述传热流体增压的装置。

13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述储热器(84)位于所述流体存储容器(1)的所述含气体部分的内部，并且包括与所述流体存储容器(1)中的所述气体交界的活塞以及所述储热器(84,91)中的所述传热流体。

14.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述储热器(84,91)位于所述流体存储容器(1)的外部，并且该储热器包括由所述传热流体供给的一个部分和由压缩气体供给的一个部分，这两个部分位于所述储热器(84,91)中的隔膜的每一面上，以便确保这两个部分之间的流体密封性。

15.根据权利要求11-14中任一项所述的设备，其特征在于，所述传热流体(86)是水。

16.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述液体入口(35)与所述液体出口(35)相结合。

17.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述气体入口(36)与所述气体出口(36)相结合。

18.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括多个流体存储容器(1a-1e)，并且包括位于所述气体入口和出口(36)上的一组阀门(70)以及位于所述液体入口和出口(35)上的一组阀门(99)，这允许选择所述气体被注入在该处的所述容器(1a-1e)以及所述气体被排放在该处的所述容器(1a-1e)。

19.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述气体是空气，所述液体是水。

20.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述排放设施(9)包括扩展设施，该扩展设施包括至少一个减压器(10)和发电机(11)，该发电机通过扩展所述压缩气体(2)来产生电能。

21.根据权利要求20所述的设备，其特征在于，所述排放设施(9)进一步包括工业设施，该工业设施连接到所述扩展设施，以便在工业流程中使用被扩展的所述气体。

22.根据权利要求20所述的设备，其特征在于，所述排放设施(9)进一步包括工业设施，连接到所述气体出口(36)，以便在工业流程中使用所述压缩气体。

23.根据权利要求21或权利要求22所述的设备，其特征在于，所述排放设施(9)包括用于使所述气体达到所述工业设施要求的压力的装置。

24.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述排放装置包括发电机组(16)，该发电机组连接到所述液体出口，所述发电机组包括涡轮机(19)和发电机(20)，被排放的所述液体经过所述涡轮机(19)用于通过所述发电机(20)来产生电能。

25.根据权利要求20至23以及权利要求24中任一项所述的设备，包括用于调节和控制所述发动机组(15)的系统以及用于调节和控制所述发电机组(16)的系统。

26.用于在根据权利要求25所述的设备中存储和传输压缩气体的方法，包括以下步骤：

-气体存储步骤，包括以下操作：

·在所述压缩设施(8)中压缩所述气体，

·通过所述气体入口(36)将所述气体注入到所述流体存储容器(1)，

·在注入所述气体的同时，通过所述液体出口(35)将液体排向所述发电机组(16)，并且使用所述用于调节和控制所述发电机组(16)的系统，以便排放保持所述流体存储容器(1)中恒压的液体，

-气体传输步骤，包括以下操作：

·通过所述液体入口(35)将来自液体源(22,40)的液体注入到所述流体存储容器(1)，

·在注入所述液体的同时，将气体排向所述排放设施(9)，使用所述用于调节和控制所述发动机组(15)的系统，以便注入保持所述流体存储容器(1)中恒压的液体。

27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述存储步骤和所述传送步骤同时进行。

28.启动根据权利要求25所述的设备的方法，从一个状态，其中所述发动机组(15)、所述发电机组(16)、所述压缩设施(8)和所述扩展设施(9)是关闭的，并且其中所述流体存储容器(1)包括压缩气体(2)和液体(3)，所述方法包括以下步骤：

-识别对能量水平的要求，

-启动所述扩展设施(9)并且通过从所述流体存储容器(1)中排放所述气体(2)，提高其功率以达到所要求的能量水平，

-在前一步骤的同时，启动所述发电机组(16)并提高其功率，从而通过从所述流体存储容器(1)中排放液体(3)来产生所要求的能量，所述用于调节和控制所述发电机组(16)的系统控制所述流体存储容器中的压降，

-随着所述设施(9)功率的增加逐渐减少所述发电机组(16)的功率，当所述扩展设施(9)正在产生所要求的能量时，所述发电机组(16)被关闭，

-在前面的步骤之后，启动所述发动机组(15)并提高其功率，同时提高所述扩展设施(9)的功率，所述用于调节和控制所述发动机组(15)的系统控制所述流体存储容器(1)中压力的上升，直到达到理想的压力，

-实施根据权利要求26或权利要求27所述的存储和传输方法。

29.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，该设备在所述气体传送步骤中，所述方法包括过渡步骤，该过渡步骤包括以下操作：

-识别对能量水平的要求，该能量水平超过所述扩展设施(9)的供给，

-提高扩展设施(9)的功率，

-在前述步骤的同时，减小所述发动机组(15)的功率以允许所述设备提供更多的能量，

-如果所述发动机组(15)的功率被减少直到其关闭，并且被要求的能量水平尚未由该设备达到：

·打开所述发电机组(16)并提高其功率，以便通过所述流体存储容器(1)的所述液体出口(35)排放液体来供给所要求的能量水平，

·当该设备达到所要求的能量水平时，随着所述扩展设施(9)功率的增加逐渐减消所述发电机组(16)的功率，

·当所述发电机组(16)关闭时，打开所述发动机组(15)并提高其功率，同时提高所述扩展设施(9)的功率，以便恢复所述流体存储容器(1)中的给定压力；

-否则，当该设备达到所要求的能量水平时，提高所述发动机组(15)的功率，同时提高所述扩展设施(9)的功率，以便恢复所述流体存储容器(1)中的给定压力，

-继续所述传输步骤的操作。

30.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，该设备处于所述气体存储步骤中，所述方法包括过渡步骤，该过渡步骤包括以下操作：

-识别被供给到所述压缩设施(8)的能量水平的变化，

-当所述变化是减小时，提高所述发电机组(16)的功率，以便通过从所述流体存储容器(1)中排放液体来产生用于所述压缩设施(8)的必要补偿能量，

-当所述变化是增加时，提高所述发动机组(15)的功率，以便通过向所述流体存储容器(1)注入液体来消耗没有被所述压缩设施(8)消耗的能量。

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