[发明专利]用于储存压缩气体的系统及其构造方法

说明书

描述了一种用于储存压缩气体的气体储存系统以及用于构造该系统的方法。该系统包括具有第一钻孔部分和第二钻孔部分的钻孔。可充气气囊布置在第二钻孔部分内。安装在可充气气囊的顶部上的上支撑构件配置成用于将可充气气囊锚固到填充第一钻孔部分的密封材料。下支撑构件布置在可充气气囊的底部。该系统包括用于从气体压缩系统填充可充气气囊的入口气体管和用于释放压缩气体的出口气体管。压实的填充材料放置在可充气气囊、上支撑构件、下支撑构件和第二钻孔部分的内表面之间形成的间隙内。一个或多个填充材料管沿着钻孔延伸到间隙，以向间隙提供填充材料。

技术领域

本发明总体涉及一种储存和利用压缩流体的系统，更具体地说，涉及这样一种系统，其中压缩气体储存在地下并且后来用作能量。

背景技术

众所周知，压缩气体可以储存和用于许多目的。例如，储存的压缩气体可用于玻璃和塑料容器工业中。然而，由于使用压缩空气的注塑机的操作性质，玻璃和塑料容器生产设备中的压缩空气的消耗是不规则的。每个注射机每隔几秒就需要一小阵高压空气(每次注射一阵)。当几个这样的机器布置在生产线中时，空气消耗曲线是不稳定且不规则的。典型的设备包括压缩机组，其中电动压缩机压缩某种气体，例如空气。由于压缩空气的不稳定和不规则的消耗曲线，压缩机的为了供应高压空气的操作导致长且经常发生的空闲时间段，因此造成能量浪费。可以通过增加操作压力来减轻消耗曲线的不规则行为，这也导致能量浪费。因此，使用容纳和储存压缩空气的高容量罐可以提供能够克服上述问题的解决方案。

此外，储存的压缩气体的势能可用于产生电力。例如，可以从自然能源中收集势能，所述自然能源是有效取之不尽的并且在世界范围内以各种形式(例如风能、太阳能、潮汐能和波浪能)可大量获得。从自然能源获得的能量可以以压缩气体的势能的形式储存，以便在功率需求期间根据需要可释放。因此，需要高压罐来储存压缩气体。

各种压缩空气储存系统通常已知用于储存压缩气体。例如，气体储存罐可以构造在地上、地下和水下。

构建在地上的气体储存罐已被证明在需要的体积大时不经济可行。此外，它们需要高水平的维护，并且必须符合许多安全规定。

在城市地区，通常构建地下压缩气体储存罐，以便有效利用地下建筑所在地区的地面，并保护场地的外观。

例如，公开号为2010/307147的美国专利申请描述了一种用于储存能量的系统，其包括埋入的柔性气囊。气囊覆盖着过量填注的土、石头或任何其它材料。气囊上方的过量填注物的重量使储存在气囊中的流体加压。当流体填充气囊时，气囊会膨胀并顶起过量填注物的质量以抵抗重力。系统将储存顶起过量填注物所需的能量。当需要时，流体可以从气囊中释放，并且气囊上方的过量填注物的重力将迫使流体离开气囊并进入连接到气囊的排出管。释放后，气囊的体积减小。

公开号为2013/119327的美国专利申请描述了一种用于储存由空气压缩系统提供的压缩空气的压缩空气储存系统。该系统包括：地下压力罐，其具有布置在地中制成的钻孔中的腔；以及可充气气囊，其布置在腔中，配置成用于储存压缩空气。可充气气囊被放置在可充气气囊与钻孔的内表面之间的压实填充材料包围。

专利号为5,052,856的美国专利描述了一种用于地下储存气体的方法，其中储存的气体或顶部气体与垫层气体物理分离，以避免两种气体的不希望的混合。气体分离可以通过如下操作来实现：使用柔性膜将地下储存洞穴分成两部分，其中柔性膜的周边附接到洞穴的壁，在洞穴中安装用垫层气体充气的多个气囊或者在洞穴中安装用垫层气体充气的单个大气囊。通过将洞穴另外分离成多个部分，可以将多种气体同时储存在单个洞穴中。

发明内容

尽管存在用于储存和利用压缩气体的地下系统领域中的现有技术，但是本领域仍需要进一步改进以提供更经济和低成本的气体储存系统及其构造方法。

具有改进的系统和方法也是有利的，该系统和方法可以有效地利用来自风轮机和其它发电系统的可用能量，并将其储存以供以后使用。