没有专用发电岛的低排放压缩站的制作方法

本公开涉及对通常用于管道中的压缩机站的改进，其能够通过减少碳排放来提高效率。具体地但非排他地，本公开涉及一种压缩站，其设置有与电机联接的一个或多个压缩机，该电机由燃料电池供电或由气体涡轮系统机械地驱动，其布置和尺寸设定能够实现极高的可靠性而不需要专用于压缩机站的附加发电岛。

背景技术：

1、众所周知，天然气是从深层地下岩层中提取的，并且需要运输到最终用户。在可能的情况下，或在经济上可行的情况下，通常使用管道运输来运输天然气。为了补偿运输期间的压力损失，管道需要压缩站，该压缩站沿管道以规则间隔布置。这些压缩站的压缩机必须在低维护要求下极其可靠地工作。因此，用于管道应用的压缩站的压缩机以及用于石油和天然气工业中的应用的其他旋转设备通常由气体涡轮驱动。

2、另外，由于管道在长距离上延伸，并且压缩站可以定位在远程位置中，缺少电网，或者即使电网是可用的，其中此类电网是不可靠的，压缩站通常包括专用的发电岛，以向辅助系统提供电力，从而允许压缩站与电网分离地操作，或者当电网不操作时也操作。具体地讲，发电岛包括气体涡轮和/或往复式发动机发电机驱动器，其专门操作以向压缩站的辅助系统提供电力。

3、气体涡轮功率容量取决于环境条件，即空气温度以及其他特定因素。气体涡轮功率容量与环境温度成反比。为了防止可能导致压缩站停止的任何发电损失(在气体涡轮跳闸的情况下)，发电岛通常以全冗余设计，即，其包括至少两个气体涡轮机组、第一气体涡轮机组和第二气体涡轮机组，每个机组的尺寸被设定成能够独立地提供压缩站的辅助系统所需的电力。在第一气体涡轮机组的可操作性受损的情况下，其能够容易地被第二气体涡轮机组补充或甚至替换。典型地，此类结果通过操作两个气体涡轮机组以在50％负载下运行来实现，以便在需要时容易地传递全旋转备用容量。

4、具有全冗余的两个气体涡轮机组的这种配置具有加速涡轮磨损的缺点，因为以50％负载运行的气体涡轮机组在非最佳条件下操作。另外，在正常操作下，两个全冗余的气体涡轮机组的效率也是低的，当它们在100％负载下工作时总是获得吸热机器的最佳效率。

5、此外，出于安全原因，压缩站的发电岛通常必须离压缩站足够远地实现。这涉及具有相同量级的涡轮机的相关基础设施的附加成本，以及高压电网和相关变电站的附加成本。

6、市场上可得的所谓的混合机械驱动气体涡轮(其中电机与电网联接)与气体涡轮相结合在一起以驱动负载，诸如一个或多个压缩机或泵。电机可以作为马达操作，从而从电网吸收电功率，使得其驱动(或有助于驱动)负载，或可作为发电机操作，从而向电网供应多余的电功率。

7、具体地讲，电机可用于补充负载的机械功率，以当涡轮的功率可用性下降时保持负载轴上的总机械功率恒定，和/或增加用于驱动负载的总机械功率。电机的这种功能被称为辅助模式。在辅助模式下，气体涡轮和电机两者供给负载。在这种情况下，电机从电网吸收能量，从而作为马达操作，并且气体涡轮也将能量供应到负载。因此，由负载接收的功率是由气体涡轮和由电机生成的功率的总和。

8、当过量的机械功率从涡轮获得时，例如，如果环境温度下降并后续升高，或压缩机所需的机械负载下降，则气体涡轮产生的过量的机械功率转化为电功率，从而将电机用作发电机。在发电机模式下，气体涡轮将能量供应到负载，并且电机将过量的能量供给到电网中。在此类操作模式下，由气体涡轮产生的功率实际上被分割，从而供给负载并将能量引入电网中。

9、当涡轮机不操作时，电机还可用于将所有所需的机械功率提供给负载。电机的这种功能被称为全电动模式。在全电动模式下，气体涡轮可断开，并且可甚至被关闭，可能因此完全不工作，而电机驱动负载，因此从电网吸收能量，使得电机作为马达操作。在这种配置中，离合器可用于在零排放运行模式下转换传动系统。

10、最后，在第四操作模式下，所谓的全功率发电模式，负载诸如压缩机或泵吸收最小扭矩，因为速度保持在最小操作速度，电机作为发电机操作，并且气体涡轮生成功率。该操作模式通常在存在电网所请求的功率吸收峰时操作，因此由涡轮生成的功率必须转化为电能并注入电网。

11、然而，目前，混合气体涡轮系统总是以总是连接到电网以便实现高度可靠性的配置实现。

12、因此，能够在不需要发电站和/或到电网的连接的情况下实现高度可靠性的改进的压缩站在本领域中将是受欢迎的，因为它将显著减少排放并且将同时减少capex和opex两者。更具体地，包括混合气体涡轮的压缩站将是受欢迎的，其具有增加的灵活性和可靠性，并且能够在完全隔离模式下操作。

13、在本发明的框架内，根据上下文，术语联接将用于表示机械的、电的或磁的连接。

技术实现思路

1、在一个方面，本文公开的主题涉及低排放压缩站，该低排放压缩站包括多个压缩机，每个压缩机与电机联接，该电机与至少一个燃料电池和/或至少一个机械驱动气体涡轮连同相关电机一起联接，包括与电池组的可能集成，其中燃料电池和/或机械驱动气体涡轮的尺寸被设定成用于旋转备用电负载和/或机械负载管理和/或由电监控系统控制/监控，该电监控系统将与至少一些压缩站部件的数字优化器连接以便保证对压缩站的完全不间断的电力供应，从而消除对发电岛的需要。

2、在另一方面，本文公开的主题涉及低排放压缩站，其中压缩站与包括辅助能源和储能装置的部件集成，诸如可再生能源(例如太阳能电池板或风力涡轮)、气体存储装置、燃料电池。

3、在另一方面，本文所公开的主题涉及低排放压缩站，其中电监控系统被配置为管理所有能源(电池、应急、可再生能源)以便彼此对准。

4、在另一方面，本文所公开的主题涉及低排放压缩站，其中电监控系统被配置为管理甩负荷。

5、在另一方面，本文所公开的主题涉及低排放压缩站，其由于缺少专用发电厂以及较低的opex而降低了所需的capex，这是因为减少了作为维护对象的单元的数量。

6、在另一方面，本文所公开的主题涉及低排放压缩站，其由于缺少专用发电厂而降低了所需的占地面积，δ占地面积可用于安装可再生能源如太阳能电池板/风力涡轮。此外，在海上应用的情况下，不存在专用发电岛不仅在占地面积方面是有利的，而且在为此类发电服务减轻重量方面也是有利的。

1.一种低排放压缩站，其中所述压缩站包括一个或多个压缩机，每个压缩机与电机联接，其中所述电机与至少一个机械驱动气体涡轮和/或至少一个燃料电池联接，其中所述电机和/或所述机械驱动气体涡轮和/或所述燃料电池的尺寸被设定成符合过程需要和电气负载两者并且由监控系统(ems/pms)控制。

2.根据权利要求1所述的低排放压缩站，其中所述监控系统与所述压缩站部件数字优化器连接。

3.根据权利要求1所述的低排放压缩站，其中所述监控系统包括数字优化器。

4.根据权利要求1所述的低排放压缩站，其中所述压缩站与储能装置集成。

5.根据权利要求1所述的低排放压缩站，其中所述压缩站与电池组集成。

6.根据权利要求1所述的低排放压缩站，其中所述压缩站与辅助能源集成。

7.根据权利要求6所述的低排放压缩站，其中所述辅助能源包括可再生能源。

8.根据权利要求1所述的低排放压缩站，其中所述监控系统被配置为管理所有能源以便彼此对准。

9.根据权利要求1所述的低排放压缩站，其中所述电力监控系统被配置为管理甩负荷。

10.根据权利要求1所述的低排放压缩站，其中所述电机与所述机械驱动气体涡轮联接以形成混合机械驱动气体涡轮。