[发明专利]压缩气体储存和回收系统及其操作方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求享有2011年1月14日提交的、题名为“Compensated Compressed Gas Storage Systems”的美国临时专利申请系列No.61/432,904的优先权，其整个内容由此通过参考包含于此。

本申请还涉及2011年11月11日提交的、题名为“Systems and Methods for Compressing and/or Expanding a Gas Utilizing a Bi-Directional Piston and Hydraulic Actuator”的美国专利申请No.13/294,675和2011年11月11日提交的、题名为“Systems and Methods for Optimizing Thermal Efficiency of a Compressed Air Energy Storage System”的美国专利申请No.13/294,862，这些申请的整个内容通过参考包含于此。

技术领域

本发明总体上涉及用于压缩、膨胀和/或储存气体（诸如空气或天然气）的系统、装置和方法，并且本发明尤其涉及用于优化这种压缩、膨胀和/或储存空气或天然气的效率的系统、装置和方法，所述优化包括优化在这种压缩、膨胀和/或储存期间控制天然气的温度和/或含水量的效率。

背景技术

压缩空气储能系统（CAES）是限用于将能量以压缩空气的形式储存的已知类型的系统。CAES系统例如可以用于在电力需求低时以压缩空气的形式储存能量，然后在电力需求高时释放能量。这样的系统包括至少一个压缩机，所述至少一个压缩机操作以压缩空气用于储存；和至少一个膨胀机（例如，空气涡轮机），所述至少一个膨胀机操作以从所储存的压缩空气的膨胀提取动力。用于将能量储存为压缩空气的已知CAES类型系统可以具有多级压缩机，所述多级压缩机可以包括在压缩级之间冷却空气的中间冷却器和/或在压缩之后冷却空气的后冷却器。然而，在这种系统中，空气仍然会在被冷却之前在每级压缩期间得到基本温度，这将在系统中引入低效率。因而，需要对用于压缩和/或膨胀空气的已知CAES类型系统加以改进，并且申请人已经理解，所述改进需要有益于使用CAES类型系统的气体储存。

天然气供应商受制于浮动的天然气消费需求。例如，对于天然气的需求会在天气较暖的月份较低，并且在天气较冷的月份较高。在较低需求时期期间，超出需求的天然气会以加以燃烧，因而浪费该天然资源。在较高需求时期期间，天然气供应会滞后于需求。照此，能够在低需求时期期间储存天然气而在高需求时期期间使用天然气的储能系统对于天然气供应商而言可以改善总操作成本并提高可靠性。

当前用于储存天然气的系统包括：对来自管道的天然气过滤出灰尘或小颗粒；并且然后，测量气体的总量和品质。如果管道压力大于储存室压力，则天然气被直接注入储存室中，或者天然气借助传统压缩机压缩并继而被注入储存室中。这样的传统压缩机可以包括中间冷却器和/或后冷却器以消散在压缩处理期间产生的余热。

天然气会包括水，而水会导致天然气分配管道腐蚀和/或超出管理机构要求。照此，多余的水应当在通过天然气分配管道分配气体之前从天然气去除。在某些已知的系统中，从储存室回收的所储存的天然气被膨胀到管道压力，经受处理以确保管道气体品质，计量其品质和体积流量，再被递送到管道系统。申请人已经理解，天然气储存系统可以受益于已经提高效率的压缩和/或膨胀系统。