CN112424482B - 用于气体的压缩、膨胀和/或存储的方法、系统和设备 - Google Patents

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Abstract

该方法用于管理作为能量存储系统的组件的蓄压器(1)，能量存储系统由工作机(4)、集水池(7)、置换装置(6)和蓄压器(1)组成，用于存储加压的气态介质。蓄压器(1)部分地填充有液体介质，以便能够用液体介质控制气体存储量。将压缩气体(3)输送到蓄压器(1)中涉及移除液体(2)。从蓄压器(1)中移除压缩气体(3)涉及输送液体(2)，使得根据需要将存储压力保持在控制之下，特别是保持恒定。为此，通过置换装置(6)从蓄压器(1)中移除一个单位的液体(2)而将加压的单位气体(3)引入蓄压器(1)，反之亦然。本发明的方法和布置使得可以用可控压力的加压气体(3)完全填充蓄压器(1)以及完全排空压力存储单元(1)，这导致了蓄压器容积的利用的改善，并且因此增加了能量存储系统的能量密度。该方法还使得能够在恒定的操作点操作能量存储系统，因此提高了单独的组件和整个系统的效率，并且最大程度地缩短蓄压器(1)中的压缩和膨胀过程。

Description

用于气体的压缩、膨胀和/或存储的方法、系统和设备
背景技术
该方法用于管理作为能量存储系统的组成部分的压力存储罐，该压力存储罐由工作机、用于接收液体的集水池、转移装置和用于存储加压气态介质的蓄压器组成。蓄压器在一定程度上填充有液体介质，以便能够控制气体存储量，从而在蓄压器中充入加压气体，会伴随液体的抽出。从压力存储罐中抽出加压气体时会伴随液体的充入，尤其是通过转移装置利用从压力存储罐中抽出单位液体而将单位加压的气体引入压力存储罐，使压力存储罐中的压力保持恒定。相反地，通过转移装置引入到压力存储罐中的单位液体将要从压力存储罐中移除的单位气体从压力存储罐中输送出去。该方法或布置使得可以用加压气体完全填充和排空压力存储罐，这导致压力存储容积的更好利用，并因此增加了能量存储系统的能量密度。另外，最小化了压力存储罐中的压力波动，这减小了压力存储罐上的负载并且最小化流入和流出压力存储罐的热量。可以针对一个工作点优化工作机，而与压力存储罐的填充液位无关，这带来了进一步的优势。
能量存储系统，诸如电池或抽水蓄能电站，用于存储在高能量需求时再次可用的能量。能量存储建立在常规的能量生产中，并且在防止产生发电和配电的过剩容量方面，对于可再生电力的生成越来越需要能量存储。例如，由于生成的太阳能和风能取决于当地的天气状况，因此可能无法适应当前的能量需求，或者根本无法适应当前的能量需求，因此需要能量存储的能力。
以加压气体形式存储能量的存储系统使用在非高峰时段生成的能量来压缩气态介质(主要是环境空气)，并将加压气体存储在压力存储罐中。可以通过使用加压气体驱动膨胀机(例如驱动发电机)来回收存储在压力存储罐中的能量。这个概念以各种形式称为CAES，是压缩空气储能的缩写。在本发明的以下描述中，可以使用术语“空气”，但是根据本发明当然可以使用各种各样的气态介质，诸如取自管道网络并在较高压力下存储在压力存储罐中的天然气，后来膨胀到管道网络的压力。通常，从第一容器中抽出的气体通过增加压力而被压缩并被存储在与第一容器相比具有更高压力水平的第二容器中，和/或从第二容器中抽出的气体被膨胀并供给到第三容器中，第三容器的压力水平低于第二容器，该“第三容器”也可以是第一容器。
在压缩空气期间，几乎所有使用的压缩能量都转移为热量，可以在压缩期间或压缩之后将热量从压缩空气中移除，以便将压缩空气存储在中等温度下。如果散热主要发生在压缩期间，则压缩空气的热量要小于仅在压缩后才从空气散发的热量。取决于空气的最大温差(压缩开始时的空气温度与压缩期间的最高温度之间的差)，可以说是等温压缩(压缩期间大量散热，并且温差保持最小)、多向压缩(压缩期间会部分散热，并且温差介于最小差和最大差之间)或绝热压缩(绝热压缩后大量散热，导致最大温差)。压缩空气的膨胀也是如此，除了此处的热流是反向的。如果在膨胀期间将热量添加到压缩空气中，则空气的冷却要比仅在膨胀之前或之后将热量添加到空气中的空气冷却小，由此使空气经历最大的温差。不同CAES概念的设计差异在于，压缩之前、压缩期间和/或压缩之后的热量散发在何处以及在什么温差下发生，压缩空气膨胀的热量来自何处以及在空气膨胀之前、期间和/或之后在什么温差下将热量提供给空气。
除了压缩和膨胀的类型(等温的、多变的、绝热的/单级或多级的/具有可逆的工作机，或者分别具有压缩机和膨胀机，在燃料燃烧下)，CAES概念在使用的压力存储概念的类型上不同。在此，关于使用恒定的还是可变的压力存储容积进行区分。如果用压缩空气充入或排出恒定的压力存储容积，则压力存储中的压缩空气的压力随压缩空气的存储量线性变化。这需要一种工作机，该工作机能够适应存储压力并且通常防止压力存储罐的完全排空，因为该工作机只能在一定的压力范围内工作。因此，一定量的压缩空气必须始终保留在压力存储罐中，以免降至低于工作机的最小工作压力。取决于压力存储罐，压力可能仅在一定范围内波动，以不使压力存储罐过载，这也使得不可能完全排空压力存储罐。流入和流出压力存储罐的热流也是不可忽略的，因为在填充和排空期间，压力存储罐中的压缩空气也会被压缩或膨胀。
在装载和卸载具有可变存储罐容积的压力存储罐时，可以控制压力存储罐中的压缩空气的压力变化。通常这样做的目的是在压力存储罐的填充或排出期间将压力存储罐中的空气的压力保持恒定或至少在一定范围内。恒定的存储压力使得可以用压缩空气完全填充和排空压力存储罐，而无需将工作机的操作参数调整到填充水平。此外，压力存储罐没有压力波动或仅有最小的压力波动，这减小了压力存储罐上的负载。流入和流出压力存储罐的热量也被最小化。
在不同概念的实现期间，出现了不同的技术问题，如下所示。例如，DE19803002892/US4392354公开了一种部分注水的压力存储罐的布置，其中压力存储罐中的压缩空气的压力通过水柱保持恒定。为了在压力存储罐中装满压缩空气时吸收排出的水，必须在水柱的上端处安装集水池。例如，在60bar的存储压力下，水柱必须高600m，这导致了对压力存储罐的地理依赖性。
US20120174569A1/US9109512B2示出了一种具有较高集水池和液压驱动的两级活塞式压缩机/膨胀机的布置。当排空压力存储罐时，水柱的静水压力将保持压力存储罐中的最小压力。为了使压力存储罐达到比压力存储罐与集水池之间的高度差所允许的更高的压力水平，仅需要将集水池与压力存储罐隔离。当排空压力存储罐时，一旦压力存储罐中的压力对应于水柱的静水压力，集水池将重新连接至压力存储罐，并且在进一步排空压力存储罐时，将压力保持在最小存储压力以上。在这里，地势较高的集水池也存在地理依赖性。
US20120305411A1/US8801332B2示出了压力存储罐的构造，其被安装在水下。在压力存储罐的下端存在开口，水通过静水压力穿过该开口被压入压力存储罐。压缩空气由位于水位上方的工作机导入或导出罐。还有其他版本的水下(恒定)压力存储罐，例如呈充气气球的形式，该气球保持在水下。所有这些配置均取决于地理位置，并且压力罐会由于存储的压缩空气而承受浮力，必须对其进行补偿，以将压力存储罐保持在水下。
此外，根据WO1993006367A1，从现有技术中已知一种系统，其中两个洗出的盐穴部分地填充有液体，并且在液体和气体侧具有流体连接。用于盐穴浸出的这种盐株仅存在于极少数选定的地理区域中。该系统只能在这样的区域中设置和操作，并且因此其实施受到很大限制。当用压缩空气填充更深的洞穴时，通过同时移除液体来减少洞穴中的压力波动。该系统依赖于较高的集水池，并且两个洞穴必须位于不同的深度，这对应于地理依赖性。如果现有的高度差太小，即静水压力低于下部洞穴中的压力，则可用液体电机或液体泵调节洞穴中的压力。该流体电机或流体泵降低了整体效率以及系统的功率输入或输出。根据WO1993006367A1的系统，特别是根据图6的设计示例，通常取决于压力容器4、“转移容器”5和集水池21之间的高度的显著差异。为了将液体柱的静水压力用于以类似的方式应用该过程并且实现用于存储能量的技术上可用的能量密度，超过100米的高度差是必要的。这意味着可以实现最小可感知数量级1kWh/m3的能量密度。另外，这是一个封闭的空气系统，其中，从两个洞穴上方看，气密密封的空气被压缩以存储能量，这具有许多缺点。在相同的工作压力下，封闭空气系统的能量密度通常比开放空气系统低得多，因为总空气量是预先确定的，因此无法将额外的空气量引入系统。这产生在相同的工作压力下具有较低能量密度的系统。另一方面，在开放空气系统中，可以通过循环过程从系统中反复添加或移除空气量。
为了消除地理依赖性或所需的高度差，可以通过向压力存储罐填充压缩空气并且通过液体电机从压力存储罐中将液体膨胀到集水池来用液体控制压力存储罐中的压力，这不必具有高度差，如WO2012160311A2所示。相反，当从压力存储罐中取出压缩空气时，液体从集水池被泵入压力存储罐中，以控制压力存储罐中的压力。这样做的缺点是系统的整体效率和总功耗(相对于已安装的空气压缩机/膨胀机功率以及液体电机/泵功率)变小，因为当压缩空气并填充压力存储罐时，液体必须如果要同时从压力容器中进行膨胀；反之亦然，在膨胀空气时，必须同时将液体泵入压力存储罐中。
WO2008023901A1/US20090200805A1/US7663255B2的教导消除了地理依赖性以及通过附加的液体泵/电机的功率和效率降低的问题，因为除了第一压力存储罐之外，第一压力存储罐部分地填充有液体并连接至空气压缩机/膨胀机，第二压力存储罐必须是可用的，第二压力存储罐又必须部分地填充有液体。该第二压力存储罐在气体侧被气密密封，并且通过管路与第一压力存储罐连接，因此，当第一压力存储罐中装有压缩空气时，内置在管路中的液体泵从第一压力存储罐中将液体泵送到第二压力存储罐，在那里压缩封闭的气体。当第一压力罐是空的，即充满液体时，捕获在第二压力罐中的气体处于最小系统压力。当第一压力存储罐中充满压缩空气并且液体已被泵送到第二压力存储罐中时，第二压力罐中的压力比第一压力罐中的压力高几倍。相对于最大工作压力及其容积，第二压力存储罐几乎无法存储能量，这使系统昂贵。
发明内容
因此，本发明的任务是创建一种结构简单、廉价且可靠的压力存储系统，它能够在用压缩空气和液体加载或卸载压力存储罐期间控制压力存储罐中的压缩空气的压力。
-首先，无需依赖液体柱(更高液位的集水池或水下存储罐)的静水压力，这意味着两个容器之间的高度差不是必要的
-其次，一个或多个压力存储罐和/或容器中的气密密封的气垫不是必要的，
-第三，没有上述降低功率和效率的缺点，这意味着对于液体的转移，仅需要克服由摩擦和流量损失引起的压力差以及由可能存在的高度差引起的压力差，
并具有系统中的高能量密度的优势，并具有对流入和流出系统的热量的良好控制，以高效灵活的热量或冷能生成来补充实际的加压存储系统。
该任务通过根据权利要求1的工艺的特征以及根据权利要求8的用于进行该工艺的设备的特征的加压存储系统来解决。
在填充加压气体或用液体排出压缩气体期间控制压力存储罐中的压力的特性，特别是保持该压力恒定，
-首先，无需依赖液体柱(更高液位的集水池或水下存储罐)的静水压力，这意味着两个容器之间的高度差不是必要的，
-其次，一个或多个压力存储罐和/或容器中的气密密封的气垫不是必要的，
-第三，没有上述降低功率和效率的缺点，这意味着对于液体的转移，仅需要克服由摩擦和流量损失引起的压力差以及由可能存在的高度差引起的压力差，
在下文中，我们也指定为用压缩气体“需要时”以低功率填充压力存储，或者从压力存储中“需要时”以低功率抽取压缩气体，或者通常地“需要时”以低功率将压缩气体移入或移出压力存储。该系统不依赖于任何高度差，但是例如可以在两个容器之间的高度差为10米的情况下工作，这可能是由于特定安装场所的要求。在10米的高度差的情况下，可以由水-液柱建立1bar的静水压力，由于能量密度低，这在技术上不适用于能量存储。当集水池或较低压力水平在1bar环境压力下时，可以通过该1bar的静水压力实现最大能量密度，而在静水压力从1bar到2bar的情况下，存储压力可以加倍。然后得出以下能量密度：
Figure GDA0002780048120000061
这种低能量密度在技术上不能用于存储能量。用于能量存储的技术上有用的能量密度从约1kWh/m3开始。在静水压力下达到此数量级的合理能量密度的系统取决于100米以上的显著高度差。因此，可以将实现气体的压缩、膨胀和/或存储所必需的这些现有过程、系统和设备与这种已知系统区分开。此外，为了液体的置换或转移而将压缩气体移入或移出压力容器，仅涉及用于克服摩擦和流量损失的压力差以及由任何现有的高度差引起的压力差。所得的组合压力差由摩擦和流量损失加上水-液柱的静水压力组成，例如在10米的高度差处为1bar。在该压力差下，性能和效率的降低进一步忽略不计，并且可以类似地施加本发明的方法。
压力存储罐中填充压缩空气伴随液体从压力存储罐中抽出液体，以及同时所抽出的液体用于将压缩空气移入压力存储罐中的事实意味着，可以控制压力存储罐中的压力，特别是保持恒定。也可以将压缩空气引入压力存储罐中，而无需进一步压缩压力存储罐中的压缩空气。在将压缩空气引入压力存储罐的转移过程之后，从压力存储罐中移除的液体量移至集水池，以便在从压力存储罐中移除压缩空气时将液体移回到压力存储罐中。
为了用任何设计的工作机(压缩机/涡轮机)填充或排空压力存储罐，除了压力存储罐和集水池外，还需要转移装置。该转移装置可以附加地用作压缩级或压力膨胀级。转移装置也可以并联和/或串联地布置。由于转移装置也可以用作压缩机/膨胀级，因此不需要附加的工作机(压缩机/涡轮机)，或者可以用转移装置代替工作机中的至少一个压缩机/膨胀级。
如果需要存储压缩热并在以后的膨胀期间再利用该热量以防止系统过冷，则可以将系统中的液体用作热缓冲器。也可以通过其他方式使用压缩热(例如，在用于热水和供暖的建筑物中)，并将热量从环境返回到系统中进行膨胀，反之亦然，可以将压缩热释放到环境中，膨胀的热量可以从其他来源(例如，为建筑物供冷)返回到系统中。当然，压缩热可以在其他地方使用，并且膨胀热可以从要冷却的物体吸收。这是有道理的，因为可以在与用于膨胀的热量反馈到系统中的温度水平不同的温度水平下释放压缩热。
压力存储罐中的恒定压力意味着消除了压力存储罐本身中的压缩或膨胀过程，使得也消除了流入和流出压力存储罐的热量，并且所有压缩热和/或膨胀冷可以在压缩机或膨胀机上消散。通过将流入和流出压力存储罐的热量最小化，这将导致压力存储系统结合有效的热量或冷能生成。所谓的三联发电系统，即组合的热电冷耦合，使得电力、热量和冷能生产的部门耦合成为可能。
为了消除加压存储罐的热量生成和填充之间以及压力存储罐的冷能生成和排空之间的给定依赖性，并且在满足电力、热量和冷能的需求方面实现充分的灵活性，加压存储系统必须包含至少两个并联布置的压缩机/膨胀级。通过同时压缩空气和使空气膨胀，这允许热量或冷能的生成独立于压力存储罐的液位。
优选地，转移容器部分填充有用作蓄热器质量的固体。例如，金属或陶瓷，优选具有与体积相比大的表面积的金属或陶瓷，可以用于将热量散发到空气中或从空气中散出，然后由液体或通过换热器连续地吸收或释放热量。
应当理解，液体可以与空气直接接触，或者可以通过各种介质分离装置(中如气泡、活塞、膜等)与空气分离。流体可以通过流体泵/电机或活塞直接置换，例如通过液压或气动活塞或带有连杆的曲轴来置换。
附图说明
下面使用附图描述本发明，并解释其功能。
它示出：
图1是具有转移装置的压力存储系统的示意性布置。为了使用根据本发明的转移装置，输入和输出驱动器、压力存储罐和集水池必须是可用的；
图2是图1的压力存储系统的示意性布置和转移装置的示例性设计；
图2a至图2z为图2的布置的所有不同的操作模式；
图2a至图2f为“无后压缩的压缩模式”操作模式。
图2g至图2m为“具有后压缩的压缩模式”的操作模式。
图2n至图2s为“没有预膨胀的膨胀模式”的操作模式；
图2t至图2z为“具有预膨胀的膨胀模式”的操作模式；
图3a至图3c为具有一个或多个且分离和/或组合的气体和液体转移容器和设计为活塞的转移机构的转移装置的可能的设计形式；
图3a是组合的气体和液体转移容器；
图3b是组合的气体和液体转移容器和单独的液体转移容器；
图3c是单独的气体和液体转移容器；
图4是两个组合的转移容器60a、60b、单独的转移容器60c和带有活塞杆作为转移机构61的活塞的可能的并联布置；
图5是转移容器60a和60b与作为转移机构61的活塞的另一种可能的并联布置；
图6是转移容器60a和60b与作为转移机构61的液体泵的可能的并联布置；
图7是作为转移机构61a和61b的转移容器和液体泵的可能的并联和串联设计，由此在第二级和压力存储罐1之间以及在第一级和第二级之间施加转移过程；
图8是分离装置31，用于将压力存储罐1中的液体2与压缩气体3分离；
图9是转移容器60中的蓄热器69和/或换热器68的可能布置；
图10是图1所示的能量存储系统，其不同之处在于，使集水池7处于气体源/槽5的压力与压力容器1的压力之间的压力水平；
图11将压力容器101、102、...组合成压力存储罐1。
具体实施方式
图1示出了压力存储罐1，部分地填充有液体2(在此为水)和压缩气体3(在此为空气)，由此气体和液体直接接触或者通过装置(图1中未示出)分离。还示出了工作机4，该工作机4与气体源/槽5(此处为大气)流体连接，并且能够从气体源5中获取气体以对气体进行压缩并通过转移装置6将气体输送到压力存储罐1中，和/或通过转移装置6从压力容器1中获取气体，以使气体膨胀并且将气体供应给气体槽5。工作机4可以单独地由压缩机和膨胀机和必要的驱动器8或输出8组成或由组合的压缩机/膨胀机组成，它们既可以压缩气体也可以使气体膨胀，由此工作机4也可以构造成多级设计。工作机4的驱动器8或输出8例如是与电网9连接的电机或发电机。当压缩气体时，从电网9中汲取电力，而当膨胀气体时，将电力输送到电网9。
转移装置6的特征在于这样的事实，在气体侧可以建立到工作机4和/或压力存储罐1的流体连接11、12，而在液体侧可以建立到压力存储罐1和/或集水池7的流体连接13、14，即以如下的方式，可以将液体输送到压力存储器1或集水池7中或从压力容器1或集水池7中输送出来，并且同时进行转移，压缩或膨胀转移装置6或压力存储罐1中的气体。
通过将液体从压力存储罐1或集水池7移到转移装置6中，转移装置6中的气体可以转移到压力存储罐1或工作机4中，和/或取决于转移装置6中的气体是通过流体连接11、12连接至工作机4还是压力存储罐1，或者连接11、12是否中断，可以通过转移装置6压缩气体。由转移装置6和/或由工作机4通过流体连接10、11、12、13、14生成的流的流动方向用箭头示出。
通过将液体从转移装置6转移到压力存储罐1或集水池7中，来自压力存储罐1或来自工作机4的气体可以被吸入转移装置6或向上移动，和/或通过转移装置6来使转移装置6中的气体膨胀，这取决于转移容器中的气体是否存在到工作机4或压力存储罐1的流体连接11、12或者连接11、12是否中断。
在转移装置6与工作机4之间存在流体连接11的情况下，还可以存在至气体源/槽5的连接或至处于压力存储罐1的压力与气体源/槽5的压力之间的压力水平的气体的连接，或者至压力存储罐1的压力水平处或以上的气体的连接，或者通常在任何压力水平的气体的连接。
图1的布置使得可以经由电网9驱动工作机4以便压缩气体并将压缩的气体供给至转移装置6，在该转移装置6中，所供给的气体既可以被压缩也可以被转移到压力存储罐1中，或者从转移装置6中将供应的气体转移到压力存储罐1中而无需进一步压缩气体。根据本发明，当将压缩气体从转移装置6移动到压力存储罐1中时，通过从压力存储罐1或从集水池7取得由转移装置6转移的液体，用于进行转移和/或压缩过程，可以控制压力存储罐1中的压力或压力存储罐1中的气体存储量。
图1的布置还允许来自压力存储罐1的压缩气体被转移到转移装置6中和/或膨胀到后者中，以便使压缩气体膨胀，然后使其可用于工作机4用于进一步的膨胀，或者使压缩气体在没有事先膨胀的情况下可用于工作机4用于膨胀，压缩气体进而驱动发电机8，利用发电机8，电力被输送到电网9。根据本发明，当将压缩气体从压力存储罐1移动到转移装置6中时，可以通过将液体从转移装置6转移到压力存储罐1或集水池7中来控制压力存储罐1中的压力或压力存储罐1中的气体存储量。
图2示出了转移装置6的可能的设计形式，该转移装置由用于提供转移容积的转移容器60组成，由此该容积可以由单独的容器提供，但是也可以集成在工作机4中，或可以作为工作机4和压力存储罐1之间的管道容积存在。此外，转移装置包括转移机构61，在此示例性地设计为液体泵61，由此一般而言，液体泵61仅表示流动方向，而不是是发生压缩还是膨胀，并且具有阀62、63、64、65，这些阀允许在转移装置6和工作机4、压力存储器1和/或集水池7之间建立[]或中断[X]流体连接11、12、13、14。在下文中，总体上没有明确地讨论哪个阀在该时间点建立或中断流体连接，因为这在附图中是显而易见的，并且所建立的流体连接还由流体的流动方向表征。
在这一点上还应该提到，转移机构61当然也必须被驱动或制动，并且这可以以各种方式来实现，例如通过与工作机及其驱动和输出的机械连接，或者相应地通过单独的驱动器或输出。该机械连接或该输入和输出未在图2和图2a至图2z中示出，由于液体泵61仅用作转移机构61的示例。在下文中，通常可以假定输入和输出功率都可用于转移机构61(在此为液体泵)，并且如果需要的话，例如可以使用附加的阀或装置来使转移机构61的作用方向反向或部分或完全取消或调节其作用。
基于图2a至图2z解释了由图2的布置产生的各种操作模式，由此在不同时间点的表示描述了系统中的状态或当前过程，并且将被示意性地理解。
在下文中，将图2a至图2f所示的过程指定为“无后压缩的压缩模式”。压缩模式是通过以下事实来识别的：气体的流动方向(至少在时间平均值上)从气体源5指向工作机4。这意味着驱动工作机4压缩气体，并从电网9汲取功率。图2a示出了通过将位于转移容器60中的单位压缩气体30转移到压力存储罐1中而开始转移过程。这是通过液体泵61分别将单位液体20从压力存储罐1泵送或转移到转移容器60中来完成的，转移容器60的液位上升，因此，单位压缩气体30被压入压力存储罐1中，其中单位压缩气体30替代刚从压力存储罐1中取出的单位液体20释放的容积。该过程在图2a至图2c中以三个连续的时间步骤示出。由于在此过程期间单位液体20和单位压缩气体30处于压力存储罐1的压力水平，因此液体泵61仅需要施加少量的功率(例如流量损失、重力、浮力)以在一定时间内移动单位液体20以及因此单位压缩气体30。
图2d至图2f示出了图2a至图2c的过程的继续，将转移容器中的单位液体20从转移容器60移动到集水池7。为此，转移容器60与压力存储罐1的流体连接12被中断，并且在工作机4和转移容器60之间建立流体连接11，以便气体可以从工作机4流入到转移容器60中或可以被吸入。此外，在转移容器60和集水池7之间建立流体连接14，使得转移机构61可以将单位液体20从转移容器60转移到集水池7中。哪个压力水平的气体从工作机4流入转移容器60中或被吸入转移容器60中是相关的。如果这样做是用例如处于气体源5的压力水平的气体完成的，则集水池7中的液体也处于气体源5的压力水平，则液体泵61继而仅需要施加小的功率(例如，流量损失、重力、浮力)，以在一定时间内将单位液体20从转移容器60泵入集水池7中。在该过程期间，转移容器60中的液体与集水池7中的液体之间的压力差越高，则液体泵61必须施加更多的功率来泵送(压缩)或制动(膨胀)液体，取决于集水池7中或转移容器60中哪个压力水平更高。如果转移容器60中包含的气体(如图2f所示)仍未达到所需压力水平，则工作机4可以继续向转移容器60中输送气体而不转移液体，直到转移容器60中包含的气体达到所需的压力水平，并且另一单位压缩气体30位于转移容器60中以被输送到压力存储罐1中。
然后，工作机4和转移容器60之间的流体连接11被中断，并且转移容器60和压力存储罐1之间的流体连接12建立，并且在根据图2a的条件下，循环随着压力存储罐1的改变的内容物而再次开始，由此转移容器60中的单位压缩气体30被转移到压力存储罐1中。如果转移容器60中的单位压缩气体30处于在压力存储罐1和转移容器60之间建立流体连接12之前的压力存储罐1的压力水平，当重复进行转移过程(图2a至图2f)时，压力存储罐1的压力水平将保持恒定。如果单位压缩气体30的压力水平低于在压力存储罐1与转移容器60之间建立流体连接12之前的压力存储罐1的压力水平，则压力存储罐1的压力水平将降低。如果单位压缩气体30的压力水平高于在压力存储罐1和转移容器60之间建立流体连接12之前的压力存储罐1的压力水平，则压力存储罐1的压力水平将增加。因此，可以在填充压缩气体期间控制压力存储罐1的压力水平(与压力存储罐1的填充水平无关)。因此，由于转移容器60中的液位变化，转移容器60中的单位压缩气体30未被或仅被略微压缩。因此，该操作模式被称为“无后压缩的压缩模式”。
图2g至图2m中所示的过程将标题为“具有后压缩的压缩模式”。压缩模式是通过以下事实来识别的：气体的流动方向(至少在时间平均值上)从气体源5指向工作机4。这意味着驱动工作机4压缩气体，并且从电网9中汲取功率。与“无后压缩的压缩模式”的不同之处在于，位于转移容器60中的由工作机4产生的单位压缩气体30不仅通过使转移容器60中的液位上升而被转移到压力存储罐1中，而且可以被压缩。这是通过使用液体泵61将液体从集水池7移入转移容器60中来实现的，如图2g和图2h所示，由此单位压缩气体30被封闭在转移容器60中，即在气体侧，在转移容器60与压力存储罐1或工作机4之间没有流体连接11、12。当转移容器60中达到所需的压力水平时，可以中断集水池7与转移容器60之间的流体连接14，并且可以在转移容器60与压力存储罐1之间建立流体连接12。图2i至图2m示出了随后的转移过程，由此将转移容器60中的单位再压缩气体30放置在压力存储罐1中，然后将单位液体20和用于后压缩的液体量转移到集水池7。
该工序原则上与在操作模式“无后压缩的压缩模式”(2b至2f)中描述的工序相同，因此不再进一步解释。
根据应用，转移容器60可以直接连接至气体源5，并且转移机构61可以配备有工作机4的驱动器8，使得不需要工作机4进行预压缩。在下文中，这被称为“具有后压缩的压缩模式”，即使转移装置6用于从气体源5中抽出气体并压缩该相同的气体而无需在压力存储系统中使用工作机4。
在图2n至图2s中示出的过程将被指定为“没有预膨胀的膨胀模式”。该膨胀模式通过以下事实来识别，即气体的流动方向(至少在时间平均值上)从工作机4指向气体槽5。这意味着工作机4使压缩气体膨胀并驱动发电机8，由此将电能输送到电网9中。图2n示出了转移过程的开始，其中位于压力存储罐1中的单位压缩气体30转移到转移容器60中。这通过液体泵61将液体从转移容器60移到压力存储罐1中来完成，在该压力存储罐1中液位上升，因此迫使压缩气体通过流体连接12进入转移容器60，其中单位压缩气体30代替刚输送到压力存储罐1中的单位液体20。图2n至图2p中以三个连续的时间步骤示出了该过程。由于在此过程期间单位液体20和单位压缩气体30与压力存储罐1处于相同的压力水平，因此液体泵61仅需要施加少量的功率(例如流量损失、重力、浮力)力)以在一定时间内移动单位液体20以及因此单位压缩气体30。
图2q至图2s示出了图2n至图2p中的过程的继续，将集水池7中的液体20从集水池7移入转移容器60中。为此，转移容器60与压力存储罐1的流体连接12被中断，并且在工作机4和转移容器60之间建立流体连接11，使得气体可以从转移容器60转移到工作机4中或可以被吸入。此外，在转移容器60和集水池7之间建立流体连接14，使得转移机构61可以将液体从集水池7转移到转移容器60中。气体位于转移容器60中的压力水平在这里相关。例如，如果转移容器60中的气体处于气体源5的压力水平，并且集水池7中的液体也处于气体源5的压力水平，则液体泵61进而仅需要施加少量的功率(例如，流量损失、重力、浮力)以在一定时间内将液体从集水池7泵入转移容器60中。在此过程期间，转移容器60中的液体与集水池7中的液体之间的压力差越高，则液体泵61必须施加更多的功率来泵送或制动液体，取决于集水池7或转移容器60中的压力水平哪个更高。如果转移容器60中包含的气体(如图2q所示)还没有处于所需的压力水平，则工作机4可以首先从转移容器60释放气体而不转移液体，直到转移容器60中包含的气体已达到所需的较低压力水平。
在达到图2s所示的条件之后，工作机4与转移容器60之间的流体连接11被中断，转移容器60与压力存储罐1之间的流体连接12打开，并且随着压力存储罐1的内容物的变化，在如图2n所示的条件下循环再次开始，由此再次将压力存储罐1中的单位压缩气体30转移到转移容器60中。在抽取压缩气体期间，压力存储罐1的压力水平保持恒定，由此由于转移容器60中的液位变化，转移容器60中的单位压缩气体30不或者仅略微膨胀或压缩。因此，将该操作模式称为“没有预膨胀的膨胀模式”。
图2t至图2z中描述的过程将在下文中称为“具有预膨胀的膨胀模式”。该膨胀模式通过以下事实被识别，气体的流动方向(至少在时间平均值上)从工作机4指向气体槽5。这意味着工作机4使压缩气体膨胀并驱动发电机8，由此将电力输送到电网9中。与“没有预膨胀的膨胀模式”的不同之处在于，取自压力存储罐1并且位于转移容器60中的单位压缩气体30(如图2t至图2u所示)不仅通过降低转移容器60中的液位而被转移，而且能够膨胀。这是通过使用液体泵61将液体从转移容器60移动到集水池7中来实现的，如图2v和图2w所示，由此单位压缩气体30被封闭在转移容器60中，即在气体侧上，在转移容器60与压力存储罐1或工作机4之间没有流体连接11、12。当在转移容器60中达到所需压力水平时，可以在转移容器60和工作机4之间建立流体连接11。图2x至图2z示出了随后的转移过程，由此，转移容器60中的单位预膨胀气体30被转移至工作机4。该过程与操作模式“没有预膨胀的膨胀模式”(图2q至图2s)基本相同，并且不再进一步解释。
如有必要，还可以利用转移容器60和集水池7之间的现有流体连接14代替转移容器60与压力存储罐1之间的现有流体连接13来进行图2t和图2u所示的过程。在这种情况下，压力容器1中的压力水平会降低。或者，如图2v和图2w所示，通过在转移容器60和压力存储罐1之间的现有流体连接13代替转移容器60和集水池7之间的现有流体连接14来进行该工序。然后，压力存储罐中的压力水平上升。因此，可以在抽出压缩气体期间控制压力存储罐1的压力水平(与填充水平无关)。
取决于应用，转移容器60可以直接连接至气体源5，并且转移机构61可以配备有工作机4的输出8，使得不需要任何工作机4来进行预膨胀。在下文中，即使使用转移机构6从压力存储罐1中抽出气体并且使该气体膨胀而无需在压力存储系统中使用工作机4，也可以使用术语“具有预膨胀的膨胀模式”。
图3a至图3c旨在阐明气体和液体的组合或分离的气体或液体的转移容器60的含义，而没有最终描述分离的或组合的转移容器的可能组合。一个或多个活塞用作置换机构61。活塞和活塞杆代替了液体泵，液体泵在图2、图2a至图2z中用作转移机构61。较大的箭头所示的活塞运动由活塞杆控制，并具有输入或输出驱动器，驱动器在图3a至图3c中未示出。活塞还可以执行分离功能以分离介质(气体/气体、液体/气体、液体/液体)。在图3a至图3c中未示出压力存储罐1、集水池7和其他组件，诸如工作机4，因为它们具有与上图中所示相同的功能。所示的转移装置6的设计变型可以用于操作模式“没有后压缩的压缩模式”或“具有后压缩的压缩模式”以及“没有预膨胀的膨胀模式”或“具有预膨胀的膨胀模式”。压缩和膨胀过程的各个步骤对应于图2a至图2z所示的过程，并且不再详细解释。
图3a示出了转移装置6，其包括组合的气体和液体的转移容器60和具有活塞杆的活塞，该活塞用作转移机构61。该活塞可以用于分离气体和液体。在气体侧上，可以由组合的转移容器60制成至工作机4或气体源/槽5的流体连接11的流体连接和/或至压力存储罐1的流体连接12，而在液体侧上，可以制成至压力存储罐1的流体连接13和/或至集水池7的流体连接14。
图3b示出了转移装置6，包括组合的气体和液体的转移容器60a、单独的液体转移容器60b和具有活塞杆的活塞，活塞用作转移机构61。活塞可以用于分离液体。在转移容器60a和60b之间存在流体连接，转移机构61可通过该流体连接在两个方向上输送液体。从组合的转移容器60a可以在气体侧上建立至工作机4或气体源/槽5的流体连接11和/或至压力存储罐1的流体连接12。可以在液体转移容器60b的流体侧上建立至压力存储罐1的流体连接13和/或至集水池7的流体连接14。
图3c示出了转移装置6，该转移装置6由单独的气体转移容器60a、单独的液体转移容器60b以及具有活塞杆的两个活塞组成，活塞用作转移机构61。如示意性地示出的，活塞通过曲柄机构连接。活塞杆的刚性连接也是可能的，但是为此目的，转移容器60a、60b必须成一直线布置。转移容器60a和60b通过转移机构61机械地连接。这使得能够将液体和气体分配到两个不同的转移容器。可选地，可以将附加的液体垫附接到转移容器60a的活塞，以促进所需的特性和过程，诸如控制从气体和到气体的热传递，或者使转移容器60a的死空间体积最小化。在气体侧上，可以从气体转移容器60a建立至工作机4或气体源/槽5的流体连接11和/或至压力容器1的流体连接12。在液体侧上可以制成从液体转移容器60b至压力容器1的流体连接13和/或至集水池7的流体连接14。
图4示出了两个组合的气体和液体转移容器60a、60b、单独的液体转移容器60c和作为移动机构61的具有活塞杆的活塞的可能的并联布置。压力存储罐1、集水池7和诸如工作机4的其他组件在图4中未示出，因为它们具有与先前附图相同的功能。可以在转移容器60a和60c或60b和60c之间建立流体连接，转移机构61可以通过该流体连接在两个方向上输送流体。可以在气体侧上的转移容器60a和60b与工作机4或气体源/槽5之间制成流体连接11和/或至压力存储罐1的流体连接12。可以在液体侧上由液体转移容器60c制成至压力存储罐1的流体连接13和/或至集水池7的流体连接14。通过这种版本的转移装置6，转移机构61交替地作用在转移容器60a和60b上。结果，在转移容器60a和60b中有更多的时间用于压缩或膨胀过程，具有与转移机构61相似的性能曲线，以便有利于任何所需的热力学性质和过程，诸如优化和控制从气体和到气体的热传递。
图5和图6示出了转移容器的并联布置，这允许液体在转移容器60a、60b与压力存储罐1或集水池7之间转移，而且允许在操作模式“具有后压缩的压缩模式”和“具有预压缩的膨胀模式”下通过转移机构61在转移容器60a、60b自身之间转移。使用图6a至图6y解释该过程的时序。
压力存储罐1、集水池7和诸如工作机4的其他组件未在图6a至图6y中示出，因为它们具有与先前图中相同的功能。
图5示出了转移容器60a、60b和作为转移机构61的活塞的可能的并联布置。除其他外，所示的转移机构6由两个组合的气体和液体转移容器60a和60b、单独的液体转移容器60c和具有活塞杆的活塞组成，活塞用作转移机构61。可以在每个转移容器60a和60c或60b和60c之间建立流体连接，由此，转移机构61可以使液体在两个方向上在转移容器60a和60b之间转移。可以在气体侧上制成从转移容器60a和60b到工作机4或气体源/槽5的流体连接11和/或至压力存储罐1的流体连接12。可以在液体侧上由液体转移容器60c制成至压力存储罐1的流体连接13和/或至集水池7的流体连接14。通过这种版本的转移装置6，转移机构61可以交替地同时作用在转移容器60a和60b上。
图6和图6a至图6y示出了转移容器60a和60b以及作为转移机构61的液体泵的可能的并联设计。从组合的气体和液体转移容器60a和60b，可以在气体侧上制成至工作机4或气体源/槽5的流体连接11和/或至压力存储罐1的流体连接12。另外，可以在液体侧上建立至压力存储罐1的流体连接13、至集水池7的流体连接14和/或在转移容器60a和60b之间的流体连接。与阀64和65一起，由四个单独的阀组成的阀块66使得能够限定液体通过液体泵61从/到转移容器60a和60b、从/到集水池以及从/到压力存储罐1的流动方向。这允许液体在两个方向上在转移容器60a或60b与压力存储罐1、集水池7之间或者在转移容器60a和60b本身之间转移。
图6a至图6c示出了在转移容器60a内的单位气体30的压缩的时序。液体通过转移机构61从并联转移容器60b移动到转移容器60a中，以单位压缩气体30。气体通过流体连接11流入转移容器60b。一旦单位气体30达到所需的压力水平，如图6d所示，在转移容器60a和压力存储罐1之间建立流体连接12和13，以便通过施加已经描述的工序将通过转移机构61压缩的单位气体30输送到压力存储罐1中，由此从压力存储罐1中取出单位液体20，以便将由低功率压缩的单位气体30从转移容器60a转移到压力存储罐1。在图6e中示出了完成的转移过程，由此单位液体20位于转移容器60a中，以便如图6f和图6g所示通过在转移装置6和集水池7之间建立流体连接14来转移到集水池7中。由于在转移装置6和工作机4之间或直接与气体源5建立流体连接11，气体可以流入转移容器60a。如图6h至图6j所示，重复进行在转移容器60b中单位压缩气体30的过程，以便如图6k和图6l所示被转移到压力存储罐1中，由此从压力存储罐1中取出单位液体20，并且如图6m和图6n所示转移到集水池7中。由于图6h至图6n中的过程原则上与图6a至图6g中的过程对应，因此不对图6h至图6n中的过程进行详细解释。然后，图6o示出了时间上的连续性，由此，转移装置6的状态再次对应于图6a中的状态，并且可以重复压缩气体并将气体引入到压力存储罐1中的整个过程。
图6p至图6y示出了在操作模式“具有预膨胀的膨胀模式”下通过转移装置6从压力存储罐1中抽出压缩气体3并将其降低到较低压力水平的时序。
图6p和图6q示出了通过转移装置6将单位液体20从转移容器60a移入压力存储罐1中以及在转移装置6和压力存储罐1之间建立流体连接12和13来从压力存储罐1中抽取单位压缩气体30的时序。可以在图6r至图6t中看出，然后断开转移容器6a与压力存储罐1之间的流体连接12和13，并且通过切换阀66建立转移容器6a和6b之间的流体连接，由此通过置换机构61以受控方式将液体置换到转移容器60b中，在转移容器60a中使单位压缩气体30膨胀。转移容器60b中的膨胀气体通过流体连接11输送到工作机4或直接输送到气体槽5。如图6u和图6v所示，在转移容器60a中达到所需的压力水平之后，还通过切换阀66在转移容器60b和集水池7之间建立流体连接14，以便通过转移机构61将与单位液体20对应的液体量从集水池7转移到转移容器60b，以从压力存储罐1取得单位气体30。然后，如图6w和图6x所示，通过切换阀66在转移容器60b和压力存储罐1之间建立流体连接12和13，以便通过使用转移机构61将单位液体20从转移容器60b转移到压力存储罐1，以从压力存储罐1取得单位气体30。然后，如图6y所示，转移容器60b中的单位气体30以与图6r至图6t相同的方式膨胀。因为可以从上述说明中理解，所以将不详细讨论该过程以及另一单位气体从压力存储罐1的重新排出以及该单位在转移容器60a中的膨胀。
在操作模式“具有后压缩的压缩模式”和“具有预膨胀的膨胀模式”下，多级或串联布置是有意义的。在前面已经解释了通过转移装置6将压缩气体输送到压力存储罐1中或从压力存储罐1中抽出压缩气体的优点。然而，也可以在转移装置6内的两个不同压力级之间施加相同的转移过程。在下文中，将其称为第一级和第二级，由此可以根据相同原理添加更多级。
图7和图7a至图7n更详细地解释了转移装置6的工作方式，而未示出如图1所示的压力存储系统的其他组件，因为它们的功能没有改变。
图7和图7a至图7n示出了转移容器和作为转移机构的两个液体泵61a和61b的可能的并联和串联设计，由此在第二级和压力存储罐1之间以及在第一级和第二级之间施加转移过程。第一级由两个转移容器60a和60b、转移机构61a和相应的阀组成。因此，第二级包括转移容器60c、转移机构61b和相应的阀。在气体侧上，转移机构可以经由流体连接11连接至工作机4或气体源/槽5，并且经由流体连接12连接至压力存储罐1。在液体侧上，转移装置6可以经由流体连接13连接至压力存储罐1，并且经由流体连接14连接至集水池7。
图7a和图7b示出了通过使用转移机构61b将液体从转移容器60b转移到转移容器60c中来压缩转移容器60c内的单位气体30b的时序。同时，通过转移机构61a将液体从转移容器60b转移到转移容器60a中，在转移容器60a中也压缩单位气体30a。当在转移容器60c中达到所需压力水平时，如图7c和图7d所示，通过使用转移机构61b将单位液体20从压力存储罐1转移转移到转移容器60c来将单位压缩气体30b从转移容器60c转移到压力容器1。同时，单位气体30a在转移容器60a中被进一步压缩，直到达到所需的压力水平。然后，如图7e和图7f所示，通过使用转移机构61a将单位液体20a从转移容器60c转移到转移容器60a中，将单位压缩气体30a移动到转移容器60c中。同时，通过转移机构61b，单位液体20的量相应地从移动容器60b通过流体连接14转移到集水池7中。
图7g示出了转移机构6的初始状态，其中单位气体30a在转移容器60c中被压缩并被引入压力存储罐，气体30c的另一单位在转移容器60b中被压缩，并且然后，转移到转移容器60c中，类似于图7a至图7f所示的过程。
图7h至图7n示出了通过转移装置6从压力存储罐1中排出压缩气体3并且在操作模式“具有预膨胀的膨胀模式”中将其降低到较低的压力水平的时序。
图7h和图7i示出了通过转移装置6将单位液体20b从转移容器60c移动到压力存储罐1中并且在转移装置6和压力存储罐1之间建立流体连接12和13来从压力存储罐1中抽出单位压缩气体30b。同时，通过转移机构61a将液体以受控方式从转移容器60a转移到转移容器60b，使单位气体30a在转移容器60a中膨胀。如图7j和图7k所示，转移容器60a中的单位气体30a进一步膨胀，直到达到所需的压力水平。同时，也通过转移机构61b将液体从转移容器60c移动到转移容器60b使位于转移容器30c中的单位压缩气体30b膨胀，直到达到所需的压力水平。然后，如图7l和图7m所示，通过使用转移机构61a将液体20b从转移容器60b转移到转移容器60c中，使单位膨胀气体30b从转移容器60c移动到转移容器60b中。图7n示出了转移装置6的初始状态，随后是单位气体30b在转移容器60b中的膨胀，而且通过转移机构61b将单位液体20c从转移容器60c转移到压力存储罐1中，还从压力存储罐1中进一步抽出单位气体并将其转移到转移容器60c中，类似于图7h至图7m所示的过程。
图8示出了可能的分离装置31，以分离压力存储罐1中的液体2和压缩气体3。分离器31在此示例性地设计为气泡，该气泡可以改变其形状以适应压力存储罐1的填充水平。当然，该功能也可以通过其他类型的分离器(诸如活塞)来执行。液体2与气体3的分离可能是必要的，以限制液体中溶解的气体的量或允许压力存储罐1的任何方向，而不必考虑诸如重力或浮力的作用力的方向。
图9示出了转移容器60中的蓄热器69和/或换热器68的可能布置，该蓄热器69和/或换热器68用于移除热量，该热量经由换热器68从转移容器60中的气体中移除和/或经由蓄热器69传递到液体，或者反之亦然，热量经由换热器68供应和/或从液体经由蓄热器69传递到气体。
图10示出了如图1所示的能量存储系统，其不同之处在于，集水池7通过流体连接15连接至工作机4，并且因此可以处于任何压力水平。如果在能量存储系统中仅将转移装置6用于气体的压缩或膨胀，而不使用工作机4，则集水池7通过流体连接15连接至转移装置6，以控制集水池7中的压力水平。
图11示出了压力容器101、102、...组合成压力存储罐1。与压力存储罐容量相比，该布置通过减少液体量来增加压力存储系统的能量密度。

Claims (11)

1.一种用于管理具有至少一个压力存储罐的压力存储系统的方法，即，一方面用压缩气体(3)填充所述压力存储罐，和/或另一方面用于从所述压力存储罐中抽出所述压缩气体(3)，其中，所述压力存储罐(1)部分地填充有液体(2)，其余容积填充有压缩气体(3)，其特征在于，向所述压力存储罐(1)充入单位压缩气体(30)伴随着从所述压力存储罐(1)中抽出单位液体(20)，由此所抽出的单位液体(20)用于通过转移装置(6)将所述单位压缩气体(30)置换到所述压力存储罐(1)中，所述转移装置(6)由至少一个转移机构(61)和至少一个转移容器(60)组成，或者反过来从所述压力存储罐(1)中抽出单位压缩气体(30)伴随着单位液体(20)充入所述压力存储罐(1)，由此所述单位液体(20)用于通过所述转移装置(6)从所述压力存储罐(1)中抽出所述单位压缩气体(30)，由此在需要时以低功率执行将所述单位压缩气体(30)移入或移出所述压力存储罐(1)，这意味着不需要所述压力存储罐(1)和所述转移装置(6)之间的高度差，并且不需要所述压力存储罐(1)和/或所述转移装置(6)中的气密密封的气垫，并且对于单位液体(20)的转移，只需要克服由摩擦和流量损失引起的压力差以及由可能存在的高度差引起的压力差。
2.一种用于操作根据权利要求1所述的压力存储系统的方法，其中，还使用机械能将工作机(4)用于压缩气体(3)，或者反过来通过释放机械能使压缩气体(3)膨胀，相应地所述机械能由驱动器或输出(8)提供或吸收，并且其中，该工作机(4)流体连接至气体源/槽(5)，其特征在于，在需要时在气体侧上从所述转移装置(6)建立至所述工作机(4)和/或所述压力存储罐(1)的流体连接(11、12)，以及在需要时在液体侧上通过打开相应的阀(64、65)建立至所述压力存储罐(1)和/或集水池(7)的流体连接(13、14)，以便使液体(2)在所述转移装置(6)和所述压力存储罐(1)或所述集水池(7)之间能够转移，并且同时以便使气体(3)在所述转移装置(6)和所述压力存储罐(1)或所述工作机(4)之间能够转移。
3.根据前述权利要求中的一项所述的用于管理压力存储系统的方法，其中，所述转移装置(6)与多个单独的或组合的转移容器(60a、60b、60c)一起操作，所述多个单独的或组合的转移容器(60a、60b、60c)彼此机械或流体连接并且并联和/或串联地布置。
4.根据权利要求1或2中的一项所述的用于管理压力存储系统的方法，其中，所述转移装置(6)用于通过使液体在所述转移装置(6)和所述压力存储罐(1)、集水池(7)之间或所述转移装置(6)本身内即在转移容器(60a、60b、/60c)之间选择性地转移来分别压缩气体或使气体膨胀。
5.根据权利要求1或2中的一项所述的用于管理压力存储系统的方法，其中，将位于所述转移装置(6)、所述压力存储罐(1)或集水池(7)内的液体用作热传递介质和/或热存储介质，以在气体的压缩或膨胀之前、期间和/或之后，在移动容器(60a、60b、60c)内向气体提供热量或从气体中移除热量。
6.根据权利要求1或2中的一项所述的用于管理压力存储系统的方法，其中，通过蓄热器(69)增加在转移容器(60a、60b、60c)内的气体和液体之间的热交换，以将热量从气体传递至液体，或将热量从液体传递至气体。
7.根据权利要求1或2中的一项所述的用于管理压力存储系统的方法，其中，所述压力存储罐(1)由至少两个单独的压力容器(101、102)组成，并且在第一压力容器(101)充入所述压缩气体(3)期间，将所述液体(2)置换到第二压力容器(102)，在对第一压力容器(101)进行充入之后，向所述第二压力容器(102)中充入所述压缩气体(3)，并且仅在充入最后一个压力容器期间将所述液体(2)置换到集水池(7)，其中，当从所述压力存储罐(1)移除所述压缩气体(3)时，工序相同，因为单独的压力容器(101、102)一个接一个地排空。
8.一种用于操作用于执行根据权利要求1至7中的一项的工序的压力存储系统的设备，所述设备具有至少一个压力存储罐(1)、部分地填充有液体并且部分地填充有气体的集水池(7)、用于将压缩气体(3)转化为机械能的工作机(4)，或者反过来使用机械能用于压缩气体，连接至气体源/槽(5)，其特征在于，存在转移装置(6)，所述转移装置(6)在液体侧与所述压力存储罐(1)和所述集水池(7)流体连接(13、14)，并且在气体侧与所述工作机(4)和所述压力存储罐(1)流体连接(11、12)，其中，所述转移装置包括至少一个单独的或组合的转移容器(60)，以及用于选择性地关闭用于气体或液体的一个或多个流体连接(11-14)的阀，其中，不需要所述压力存储罐(1)、所述转移装置(6)和/或所述集水池(7)之间的高度差，并且其中，不需要所述压力存储罐(1)、所述转移装置(6)和/或所述集水池(7)中的气密密封的气垫，并且其中，在将压缩气体(3)移入或移出所述压力存储罐(1)以用于转移液体的情况下，只需要克服由摩擦和流量损失引起的压力差以及由可能存在的高度差引起的压力差。
9.一种用于操作根据权利要求8所述的压力存储系统的设备，其特征在于，所述压力存储系统包括至少以下组件：
·所述压力存储罐(1)，部分地填充有液体(2)和压缩气体(3)，由此这两种介质彼此开放邻接或通过合适的分离装置，即通过气泡、活塞或膜，彼此分离，以及集水池(7)，
·转移装置(6)，由至少一个单独的或组合的转移容器(60)和转移机构(61)组成，其中，转移容器(60)中包含的介质彼此开放地邻接或通过气泡、活塞或膜的形式的合适的分离装置彼此分离，所述转移机构(61)用于置换所述转移装置(6)内的液体，即在转移容器之间和/或在所述转移装置(6)与所述压力存储罐(1)或所述集水池(7)之间，
·所述转移装置(6)和所述压力存储罐(1)之间的流体连接(13)，用于在需要时以低功率在所述转移装置(6)和所述压力存储罐(1)之间置换流体，
·所述转移装置(6)和所述集水池(7)之间的流体连接(14)，用于在需要时以低功率在所述转移装置(6)和所述集水池(7)之间置换流体，
·所述转移装置(6)和所述压力存储罐(1)之间的流体连接(12)，用于在需要时以低功率在所述转移装置(6)和所述压力存储罐(1)之间置换气体，
·所述转移装置(6)与所述工作机(4)和/或所述气体源/槽(5)之间的流体连接(11)，用于在需要时以低功率在所述转移装置(6)与所述工作机(4)和/或所述气体源/槽(5)之间置换气体，
·可控制阀，在操作期间限定流体和气体的流向，
·工作机(4)，用于压缩气体和/或使气体膨胀，
·输入/输出驱动器(8)，用于将能量从任何形式的能量转化为机械能，以驱动所述工作机(4)，并且在必要时驱动所述转移机构(61)，或者反过来适用于从所述工作机(4)接收机械能以及在必要时从所述转移机构(61)接收机械能，并且以任何形式的能量进行转化和输出。
10.根据权利要求8或9中的一项所述的用于操作压力存储系统的设备，其特征在于，所述转移机构(6)集成到所述工作机(4)中或与所述工作机(4)组合或替换所述工作机(4)，或形成所述工作机(4)的一到若干级。
11.根据权利要求8或9中的一项所述的用于操作压力存储系统的设备，其特征在于，所述转移机构(61)具有单独的驱动器/输出或耦合至所述工作机(4)的驱动器/输出(8)，并且由活塞或泵组成。
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