本發(fā)明涉及儲能系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是涉及基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著全球能源互聯(lián)網(wǎng)概念的提出與技術(shù)的發(fā)展，儲能技術(shù)對電網(wǎng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性起到越來越重要的作用。儲能技術(shù)打破電能產(chǎn)生與消耗在時間和空間上的限制，起到削峰填谷、提高系統(tǒng)可靠性與穩(wěn)定的作用。另外，隨著新能源發(fā)電規(guī)模的日益擴大與分布式發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，電力儲能技術(shù)的應(yīng)用可平抑風(fēng)能、太陽能等新能源發(fā)電的隨機性和間歇性，提高新能源發(fā)電規(guī)模與并網(wǎng)容量。

因此希望有一種基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)可以實現(xiàn)壓縮空氣儲能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)來實現(xiàn)壓縮空氣的儲能。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)，所述儲能系統(tǒng)包含：儲氣單元A、壓縮罐B、第一抽蓄發(fā)電單元G1、第二抽蓄發(fā)電單元G2以及外部低壓水池L、第一氣體管道1、第一液體管道2、第二液體管道3和低壓氣體管道4；所述第一氣體管道1連接所述儲氣單元A和所述壓縮罐B，所述第一抽蓄發(fā)電單元G1的一側(cè)經(jīng)所述第一液體管道2連接所述儲氣單元A，所述第一抽蓄發(fā)電單元G1的另一側(cè)經(jīng)所述第二液體管道3連接所述壓縮罐B，所述第二抽蓄發(fā)電單元G2經(jīng)液體管道分別與所述壓縮罐B和所述外部低壓水池L連接。

優(yōu)選地，所述第一抽蓄發(fā)電單元G1和所述第二抽蓄發(fā)電單元G2分別構(gòu)成兩套儲能發(fā)電系統(tǒng)，各自交替獨立運行；第一套儲能發(fā)電系統(tǒng)將所述儲氣單元A作為下水池，將壓縮罐B作為上水池，利用所述第一抽蓄發(fā)電單元G1實現(xiàn)儲能和發(fā)電過程；第二套儲能發(fā)電系統(tǒng)將外部低壓水池L作為下水池，將壓縮罐B作為上水池，利用所述第二抽蓄發(fā)電單元G2實現(xiàn)儲能和發(fā)電過程。

優(yōu)選地，所述交替獨立運行是指，在儲能過程中，所述第二抽蓄發(fā)電單元G2運行在儲能過程中，將所述壓縮罐B內(nèi)氣體壓縮到與所述儲氣單元A相同的壓強后，所述第一抽蓄發(fā)電單元G1開始運行，將所述壓縮罐B內(nèi)氣體等壓遷移到儲氣罐中；在發(fā)電過程中，所述第一抽蓄發(fā)電單元G1運行，將儲氣罐內(nèi)氣體等壓遷移到所述壓縮罐B后，所述第二抽蓄發(fā)電單元G2開始運行，壓縮氣體在所述壓縮罐B內(nèi)膨脹做功，最終將氣體壓縮能轉(zhuǎn)成電能。

優(yōu)選地，所述第一套儲能發(fā)電系統(tǒng)中的所述第一抽蓄發(fā)電單元G1利用所述儲氣單元A與所述壓縮罐B內(nèi)部液面高度差進行儲能和發(fā)電，并實現(xiàn)氣體在所述儲氣單元A與所述壓縮罐B間等壓遷移；所述第二套儲能發(fā)電系統(tǒng)中的所述第二抽蓄發(fā)電單元G2通過液體流入流出所述壓縮罐B控制氣體在所述壓縮罐B內(nèi)壓縮和膨脹實現(xiàn)儲能和發(fā)電。

優(yōu)選地，所述第一抽蓄發(fā)電單元G1和所述第二抽蓄發(fā)電單元G2采用可變速抽蓄機組，或者所述第一抽蓄發(fā)電單元G1和所述第二抽蓄發(fā)電單元G2采用液壓活塞機構(gòu)；當(dāng)所述第一抽蓄發(fā)電單元G1和所述第二抽蓄發(fā)電單元G2采用液壓活塞機構(gòu)時，所述液壓活塞機構(gòu)將外界能源換化為活塞桿直線運動機械能或者另一組液壓缸所連接的外部液體勢能源的勢能，且所述第一抽蓄發(fā)電單元G1和所述第二抽蓄發(fā)電單元G2可對同一外部液體勢能源進行轉(zhuǎn)換。

優(yōu)選地，可采用液體驅(qū)動裝置實現(xiàn)所述儲氣單元A與所述壓縮罐B間氣體等壓遷移；所述儲氣單元A位于所述壓縮罐B上部時，將儲氣單元作為上水池，將壓縮罐作為下水池。

優(yōu)選地，所述壓縮罐B采用單個壓縮罐獨立運行、多個壓縮罐組合運行、多個壓縮罐并列運行或壓縮罐成對運行的方式進行連接；所述儲能系統(tǒng)中的所述壓縮罐B與所述第二抽蓄發(fā)電單元G2采用成組運行或者多組并列運行的方式進行連接；所述壓縮罐成對運行是指，第二抽蓄發(fā)電單元G2連接第一壓縮罐和第二壓縮罐，其中第一壓縮罐進行氣體壓縮或膨脹時，第二壓縮罐連通低壓氣體管道作為下水池運行。

優(yōu)選地，在所述第一氣體管道1和所述第二液體管道3之間設(shè)置緩沖罐C與所述壓縮罐B并聯(lián)，緩沖罐C為壓力容器或管道，或在多個所述壓縮罐B并列運行中選擇一個或多個作為緩沖罐C運行，以實現(xiàn)第一抽蓄發(fā)電單元G1的連續(xù)運行。

優(yōu)選地，在所述緩沖罐C與所述壓縮罐B的液體連接管道上安裝有源驅(qū)動裝置,提高所述壓縮罐B的液體流入流出速度，或在所述緩沖罐C與所述壓縮罐B之間設(shè)置高度差，無需附加液體驅(qū)動設(shè)備，通過閥門控制氣體自發(fā)轉(zhuǎn)移；在所述緩沖罐C與所述壓縮罐B間設(shè)置高度差，實現(xiàn)壓縮氣體在所述緩沖罐C與所述壓縮罐B間自動轉(zhuǎn)移，當(dāng)設(shè)置所述緩沖罐C的位置高于所述壓縮罐B時，所述壓縮罐B中的壓縮氣體自動向所述緩沖罐C轉(zhuǎn)移；當(dāng)設(shè)置所述緩沖罐C的位置低于所述壓縮罐B時，所述緩沖罐C中壓縮氣體自動向所述壓縮罐B轉(zhuǎn)移。

優(yōu)選地，所述第一抽蓄發(fā)電單元G1控制氣體在所述儲氣單元A與所述壓縮罐B間的等壓遷移的方法包括：

連通連接所述儲氣單元A與所述壓縮罐B之間的氣體管道，第一抽蓄發(fā)電單元控制壓縮氣體在所述儲氣單元A與所述壓縮罐B之間的等壓遷移方向，具有儲能運行模式和發(fā)電運行模式；

在儲能運行模式下，所述第一抽蓄發(fā)電單元G1消耗外界能量將所述儲氣單元A中的水送入所述壓縮罐B中，將所述壓縮罐B中的高壓氣體通過氣體管道轉(zhuǎn)移至所述儲氣單元A中，外界能量轉(zhuǎn)換成水的勢能；

在發(fā)電運行模式下，所述第一抽蓄發(fā)電單元G1利用兩側(cè)水的壓強差做功發(fā)電，所述壓縮罐B內(nèi)的水進入所述儲氣單元A中，所述儲氣單元A中的高壓氣體通過氣體管道轉(zhuǎn)移至所述壓縮罐B，水的勢能轉(zhuǎn)換成電能或其他形式能量。

優(yōu)選地，所述第二抽蓄發(fā)電單元G2通過液體流入流出所述壓縮罐B控制氣體在所述壓縮罐B內(nèi)壓縮和膨脹實現(xiàn)儲能和發(fā)電的方法包括：

在儲能運行模式下，所述第二抽蓄發(fā)電單元G2消耗外界能量將外部低壓水池L中的水送入所述壓縮罐B中，并將所述壓縮罐B內(nèi)低壓氣體壓縮成高壓氣體，外界能量轉(zhuǎn)換成空氣的壓縮勢能；

在發(fā)電運行模式下，所述壓縮罐B內(nèi)的高壓氣體膨脹做功，所述壓縮罐B中的水在高壓氣體的推動下驅(qū)動所述第二抽蓄發(fā)電單元G2發(fā)電，將空氣的壓縮勢能轉(zhuǎn)換成電能或其他形式能量。

優(yōu)選地，所述儲能系統(tǒng)布置于陸地，增設(shè)外部低壓水池作為所述第一抽蓄發(fā)電單元G1的下水池，所述儲氣單元A經(jīng)液體管道與外部低壓水池相連，所述儲氣單元A氣體壓強由該外部低壓水池與所述儲氣單元A的液面高度差決定。

優(yōu)選地，所述儲能系統(tǒng)布置于海洋，所述儲氣單元A采用深潛于水底的無底沉箱，所述儲氣單元A的氣體壓強由海面與所述儲氣單元A的液面高度差決定，海洋作為所述儲能系統(tǒng)的下水池。

本發(fā)明公開了一種基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)，所述儲能系統(tǒng)實現(xiàn)了壓縮空氣儲能，具有建設(shè)規(guī)模大、建造成本和運行成本較低、場地限制少、壽命長和安全可靠性高的特點，在不具備建設(shè)抽水蓄能電站自然條件的地區(qū)、遠(yuǎn)離消費中心的大型風(fēng)電場和太陽能發(fā)電場，建設(shè)壓縮空氣儲能電站具有顯著優(yōu)勢。

附圖說明

圖1是本發(fā)明第一實施例的基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明第二實施例的基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明第三實施例的基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明第四實施例的基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明第五實施例的基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明第六實施例的基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明第七實施例的基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明第八實施例的基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明第九實施例的基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本發(fā)明第十實施例的基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是本發(fā)明第十實施例的基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12是本發(fā)明第十實施例的基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13是本發(fā)明第十實施例的基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14是本發(fā)明第十實施例的基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15是本發(fā)明第十一實施例的基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖16是本發(fā)明第十二實施例的基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖17是本發(fā)明實施例中的抽蓄發(fā)電單元壓縮空氣方案結(jié)構(gòu)示意圖；

圖18是本發(fā)明實施例中空氣壓縮機壓縮空氣方案示意圖；

圖19是本發(fā)明實施例中緩沖罐實現(xiàn)方式示意圖；

圖20是本發(fā)明另一實施例的緩沖罐實現(xiàn)方式示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行更加詳細(xì)的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細(xì)說明。

在本發(fā)明一寬泛實施例中：基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)包含：儲氣單元、壓縮罐、第一抽蓄發(fā)電單元、第二抽蓄發(fā)電單元以及外部低壓水池、第一氣體管道、第一液體管道、第二液體管道和低壓氣體管道；第一氣體管道連接儲氣單元和壓縮罐，第一抽蓄發(fā)電單元的一側(cè)經(jīng)第一液體管道連接儲氣單元，第一抽蓄發(fā)電單元的另一側(cè)經(jīng)第二液體管道連接壓縮罐，第二抽蓄發(fā)電單元經(jīng)液體管道分別與壓縮罐和外部低壓水池連接。

圖1為本發(fā)明第一實施例提供的一種基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的示意圖。第一氣體管道1連接儲氣單元A和壓縮罐B，第一抽蓄發(fā)電單元G1一側(cè)經(jīng)第一液體管道2連接儲氣單元A，另一側(cè)經(jīng)第二液體管道3連接壓縮罐B，第二抽蓄發(fā)電單元G2分別經(jīng)第一液體管道5和第二液體管道6連接壓縮罐B和外部低壓水池L，壓縮罐B連接外部低壓氣體管道4。

在基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)儲能時，壓縮罐B內(nèi)經(jīng)低壓氣體管道4預(yù)置低壓氣體，關(guān)閉閥門F2、F3、F7，打開閥門F6，第二抽蓄發(fā)電單元G2消耗電能，將外部低壓水池L中的水抽入壓縮罐B中壓縮氣體至高壓，關(guān)閉閥門F6，打開閥門F1、F2、F3，壓縮罐B與儲氣單元A連通，第一抽蓄發(fā)電單元G1消耗電能，將儲氣單元A中的液體經(jīng)第一液體管道2和第二液體管道3抽入壓縮罐B中，同時壓縮罐B中的高壓氣體等壓遷移到儲氣單元A中，在此過程中電能轉(zhuǎn)換成壓縮罐B中水的勢能，壓縮罐B中充滿液體，關(guān)閉所有閥門；重復(fù)上述過程。

在該基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)發(fā)電時，初始狀態(tài)為壓縮罐B內(nèi)充滿液體，所有閥門關(guān)閉；打開閥門F1、F2、F3，儲氣單元A與壓縮罐B內(nèi)氣體壓強相等，壓縮罐B內(nèi)液體在壓縮罐B與儲氣單元A內(nèi)液面高度差作用下，經(jīng)第二液體管道3、第一抽蓄發(fā)電單元G1、第一液體管道2流入儲氣單元A中，并驅(qū)動第一抽蓄發(fā)電單元G1發(fā)電，同時一定量的高壓氣體從儲氣單元A中等壓遷移到壓縮罐B中，關(guān)閉閥門F1、F2、F3，打開閥門F6，高壓氣體在壓縮罐B中膨脹推動壓縮罐內(nèi)液體經(jīng)第一液體管道5、第二抽蓄發(fā)電單元G2、第二液體管道6流入外部低壓水池，同時帶動第二抽蓄發(fā)電單元G2發(fā)電；膨脹結(jié)束后打開閥門F7，第二抽蓄發(fā)電單元G2消耗電能將壓縮罐B注滿液體，關(guān)閉所有閥門；重復(fù)上述過程。

儲氣單元A與壓縮罐B具有高度差時，可利用第一抽蓄發(fā)電單元G1進行儲能與發(fā)電，當(dāng)儲氣單元A與壓縮罐B不具有高度差時，利用第一抽蓄發(fā)電單元G1控制高壓氣體在儲氣單元A與壓縮罐B間轉(zhuǎn)移。

圖2為本發(fā)明第二實施例提供的另一種基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的示意圖，在圖1所示系統(tǒng)基礎(chǔ)上，在第一氣體管道1與第二液體管道3間增加緩沖罐C與壓縮罐B并聯(lián)，并在壓縮罐B液體管道接口處增加液體驅(qū)動裝置M，可實現(xiàn)第一抽蓄發(fā)電單元G1的連續(xù)運行，且使第一抽蓄發(fā)電單元G1與第二抽蓄發(fā)電單元G2的運行相互獨立。

在該基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)儲能時，初始狀態(tài)，壓縮罐B中預(yù)置低壓氣體，關(guān)閉閥門F4、F5、F7,打開閥門F6，第二抽蓄發(fā)電單元G2將外部低壓水池L中的液體抽入壓縮罐B中壓縮氣體至高壓，關(guān)閉閥門F6；打開閥門F4、F5、F8，液體驅(qū)動裝置M通過控制緩沖罐C中液體向壓縮罐B中轉(zhuǎn)移使壓縮罐B中的高壓氣體等壓遷移到緩沖罐C中，關(guān)閉閥門F4、F5、F8，壓縮罐B進行第二次氣體壓縮儲能過程；打開閥門F1、F2、F3，第一抽蓄發(fā)電單元G1消耗電能將儲氣單元A中液體抽入緩沖罐C中，將電能轉(zhuǎn)換為液體勢能，同時使緩沖罐C中高壓氣體等壓遷移到儲氣單元A中，通過控制進出緩沖罐C的液體流量，緩沖罐C中的高壓氣體可持續(xù)轉(zhuǎn)移至儲氣單元A中，直到壓縮罐B完成第二次氣體壓縮儲能過程，第二次向緩沖罐C等壓遷移氣體，壓縮罐B向緩沖罐C等壓遷移高壓氣體時，閥門F1、F2、F3可以不關(guān)閉，第一抽蓄發(fā)電單元G1連續(xù)運行。

在該基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)發(fā)電時，閥門F1、F2、F3始終打開，第一抽蓄發(fā)電單元G1可利用緩沖罐C與儲氣單元A內(nèi)液面高度差進行發(fā)電，緩沖罐C內(nèi)的液體進入儲氣單元A中，儲氣單元A中的壓縮氣體轉(zhuǎn)移至儲氣罐C中；壓縮罐B完成上一次氣體膨脹發(fā)電過程并重新充滿液體后，關(guān)閉閥門F6、F7，打開閥門F4、F5、F8，液體驅(qū)動裝置M控制壓縮罐內(nèi)液體向緩沖罐轉(zhuǎn)移,并從緩沖罐向壓縮罐等壓遷移適量高壓氣體，關(guān)閉閥門F4、F5、F8，打開閥門F6，壓縮罐與第二抽蓄發(fā)電單元G2進入下一個氣體膨脹發(fā)電過程；通過控制進出緩沖罐C的液體流量，第一抽蓄發(fā)電單元G1可連續(xù)發(fā)電，且使其與第二抽蓄發(fā)電單元G2的運行過程相互獨立。

圖3為本發(fā)明第三實施例提供的另一種基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的示意圖。壓縮罐B1與抽蓄發(fā)電單元G2、壓縮罐B2與抽蓄發(fā)電單元G3可同時運行，也可分時運行。

圖4為本發(fā)明第四實施例提供的另一種基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的示意圖。壓縮罐采用成對運行方式，即第一壓縮罐B1、第二壓縮罐B2與緩沖罐C分別經(jīng)第二液體管道3、第一氣體管道1并聯(lián)，連接第一壓縮罐B1與緩沖罐C的液體管道連接液體驅(qū)動裝置M，第一壓縮罐B1經(jīng)第二抽蓄發(fā)電單元G2與第二壓縮罐B2相連，第一壓縮罐B1經(jīng)液體驅(qū)動裝置M1連接外部低壓水池。

在該基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)儲能時，一方面，閥門F1、F2、F3始終處于打開狀態(tài)，第一抽蓄發(fā)電單元G1控制液體從儲氣單元A注入緩沖罐C的流量，持續(xù)將緩沖罐C中的高壓氣體等壓遷移到儲氣單元A中；另一方面，第一壓縮罐B1、第二壓縮罐B2及第二抽蓄發(fā)電單元G2進行氣體壓縮儲能過程。

在該基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)發(fā)電時，一方面，閥門F1、F2、F3始終處于打開狀態(tài)，第一抽蓄發(fā)電單元G1利用緩沖罐C與儲氣單元A內(nèi)液面高度差進行發(fā)電，通過控制從緩沖罐C流入儲氣單元A的液體流量，第一抽蓄發(fā)電單元G1可連續(xù)發(fā)電；另一方面，第一壓縮罐B1、第二壓縮罐B2及第二抽蓄發(fā)電單元G2進行氣體膨脹釋能過程。

以第一壓縮罐B1為例，第一壓縮罐B1完成壓縮氣體儲能過程后，打開閥門F4-1、F5-1、F8，液體驅(qū)動裝置M通過控制緩沖罐C中液體向第一壓縮罐B1中轉(zhuǎn)移使第一壓縮罐B1中的高壓氣體等壓遷移到緩沖罐C中，關(guān)閉閥門F4-1、F5-1、F8，打開閥門F6-1、F7-1，第一壓縮罐B1中液體經(jīng)第二抽蓄發(fā)電單元G2排出到外部低壓水池L中，同時低壓氣體經(jīng)氣體管道4進入壓縮罐，關(guān)閉閥門F7-1，進行下一次氣體壓縮儲能過程；第一壓縮罐B1完成氣體膨脹釋能過程后，打開閥門F7-1，第二抽蓄發(fā)電單元G2消耗電能將壓縮罐B注滿液體，關(guān)閉閥門F6-1、F7-1，打開閥門F4-1、F5-1、F8，液體驅(qū)動裝置M控制壓縮罐B1內(nèi)液體向緩沖罐C轉(zhuǎn)移,使適量高壓氣體從緩沖罐C向第一壓縮罐B1中等壓遷移，關(guān)閉閥門F4-1、F5-1，進行下一次氣體膨脹釋能過程。

僅對第一壓縮罐B1和第二壓縮罐B2成對運行方式進行描述：

儲能過程中，初始狀態(tài)，第一壓縮罐B1充滿液體，第二壓縮罐B2內(nèi)預(yù)置低壓氣體；關(guān)閉閥門F4-1、F4-2、F7-2、F5-1、F5-2，打開閥門F6-1、F6-2、F7-1，第二抽蓄發(fā)電單元G2將第一壓縮罐B1中的液體抽入第二壓縮罐B2中壓縮氣體，同時低壓氣體經(jīng)氣體管道4、閥門F7-1進入第一壓縮罐B1，對第一壓縮罐B1進行氣體預(yù)置，此時第一壓縮罐B1相當(dāng)于第二壓縮罐B2的下水池，第二壓縮罐B2中氣體壓縮儲能過程完成后，關(guān)閉閥門F6-1、F6-2，打開閥門F5-2、F4-2、F8，液體驅(qū)動裝置M將第二壓縮罐B2中高壓氣體等壓遷移到緩沖罐C中，同時，打開閥門F9，第一壓縮罐B1中剩余液體經(jīng)液體驅(qū)動裝置M1流入外部低壓水池L中，完成對第一壓縮罐B1的氣體預(yù)置，關(guān)閉閥門F9、F7-1，等壓遷移結(jié)束后關(guān)閉閥門F4-2、F5-2、F8；第一壓縮罐B1中氣體壓縮過程與第二壓縮罐B2中相同，此時第二壓縮罐B2作為第一壓縮罐B1的下水池；第一壓縮罐B1和第二壓縮罐B2交替運行。

發(fā)電過程中，初始狀態(tài)，第一壓縮罐B1充滿液體，第二壓縮罐B2內(nèi)預(yù)置高壓氣體，打開閥門F7-1、F6-1、F6-2，高壓氣體在第二壓縮罐B2內(nèi)膨脹推動液體經(jīng)過第二抽蓄發(fā)電單元G2發(fā)電后轉(zhuǎn)移到第一壓縮罐B1內(nèi)，此時第一壓縮罐B1相當(dāng)于第二壓縮罐B2的下水池，第二壓縮罐B2內(nèi)氣體膨脹釋能結(jié)束后，打開閥門F9，第二抽蓄發(fā)電單元G2將第二壓縮罐B2內(nèi)的剩余液體抽入第一壓縮罐B1中，液體驅(qū)動裝置M1控制液體流量使第一壓縮罐B1中充滿液體，關(guān)閉閥門F6-1、F6-2、F7-1、F9；B1中氣體膨脹釋能過程與第二壓縮罐B2中相同，此時第二壓縮罐B2作為第一壓縮罐B1的下水池；第一壓縮罐B1和第二壓縮罐B2交替運行。

圖5為本發(fā)明第五實施例提供的另一種基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的示意圖，圖中未畫出與第一壓縮罐B1、第二壓縮罐B2相連的低壓氣體管道。第一壓縮罐B1與計量罐D(zhuǎn)1、抽蓄發(fā)電單元G2并聯(lián)為一組，第二壓縮罐B2與計量罐D(zhuǎn)2、抽蓄發(fā)電單元G3并聯(lián)為另一組，兩組并列運行。計量罐D(zhuǎn)1與D2是一種特殊的緩沖罐，計量罐D(zhuǎn)1的容積等于將體積為第一壓縮罐B1容積的低壓氣體壓縮到指定壓強時該氣體的體積，計量罐D(zhuǎn)1與第一壓縮罐B1并聯(lián)，計量罐中的高壓氣體一次性全部轉(zhuǎn)移至對應(yīng)的壓縮罐和緩沖罐，其等壓遷移過程與前述壓縮罐與緩沖罐間氣體等壓遷移過程相同，不再贅述。計量罐D(zhuǎn)的主要作用在于控制基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)在氣體膨脹釋能過程中向壓縮罐等壓遷移氣體的體積，防止等壓遷移到壓縮罐內(nèi)的高壓氣體過多，導(dǎo)致氣體不能完全膨脹釋能，造成能量浪費。

圖6為本發(fā)明第六實施例提供的另一種基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的示意圖。第二抽蓄發(fā)電單元G2采用液壓活塞機構(gòu)P1、第一緩沖池H、第二緩沖池S及可變速抽水蓄能機組F實現(xiàn)，液壓活塞機構(gòu)P1一組液壓缸分別連接壓縮罐B與外部低壓水池L，另一組液壓缸分別連接第一緩沖池H與第二緩沖池S，緩沖池H經(jīng)液體管道8、可變速抽水蓄能機組F、液體管道9連接緩沖池S，第二緩沖池S與外部低壓水池L可以合并。第一緩沖池H與第二緩沖池S共同為液壓活塞機構(gòu)P1及可變速抽水蓄能機組F提供穩(wěn)定的勢能差。儲能時，可變速抽水蓄能機組F將緩沖池S中的液體抽入第一緩沖池H中，液體在第一緩沖池H與第二緩沖池S間壓強差作用下流經(jīng)液壓活塞機構(gòu)P1的液壓缸推動活塞運動，將外部低壓水池L中的液體抽入壓縮罐B中進行氣體圧縮過程，能量變換過程為，電能轉(zhuǎn)換為第一緩沖池H的液體勢能，經(jīng)液壓活塞機構(gòu)P1轉(zhuǎn)換為活塞機械能，轉(zhuǎn)換為液壓活塞機構(gòu)P1另一側(cè)液壓勢能，進一步轉(zhuǎn)換為壓縮氣體的內(nèi)能。發(fā)電時，高壓氣體在壓縮罐B內(nèi)膨脹做功，推動液體經(jīng)過液壓活塞機構(gòu)P1的液壓缸推動活塞運動，將第二緩沖池S內(nèi)的液體經(jīng)液壓活塞機構(gòu)抽入第一緩沖池H中，液體在第一緩沖池H與第二緩沖池S間壓強差作用下流經(jīng)可變速抽蓄發(fā)電機組F發(fā)電，能量變換過程與儲能時相反，通過閥門及可變速抽水蓄能機組F控制，使流入、流出第一緩沖池H的液體量相同，保持第一緩沖池H壓強恒定。

圖7為本發(fā)明第七實施例提供的另一種基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的示意圖，第一緩沖池H通過氣體管道與儲氣單元A相連，利用儲氣單元A中壓強恒定的壓縮氣體為第一緩沖池H提供高壓，第一緩沖池H與可變速抽蓄發(fā)電機組F具有高度為h的高度差，可變速抽蓄發(fā)電單元F高壓側(cè)壓強由高度為h的液體壓強與儲氣單元A中氣體壓強共同決定，通過閥門及可變速抽水蓄能機組F控制，使流入、流出第一緩沖池H的液體量相同，保持第一緩沖池H壓強恒定。壓縮罐B通過單獨的液體管道直接連接低壓水池L，可由低壓水池L向壓縮罐B提供不同溫度的液體，提高壓縮空氣儲能/發(fā)電的效率。

圖8為本發(fā)明第八實施例提供的另一種基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的示意圖，將緩沖罐C作為液壓活塞機構(gòu)的高壓水池H。

圖9為本發(fā)明第九實施例提供的另一種基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的示意圖。第一抽蓄發(fā)電單元、第二抽蓄發(fā)電單元均由圖6所示含液壓活塞機構(gòu)的方式實現(xiàn)，可以轉(zhuǎn)換為同一外部勢能源；液壓活塞機構(gòu)P2一側(cè)分別連接儲氣單元A與壓縮罐B，另一側(cè)分別連接第一緩沖池H與第二緩沖池S?？勺兯俪樗钅軝C組F將第二緩沖池S中的液體抽入第一緩沖池H中，液體在第一緩沖池H與第二緩沖池S間壓強差作用下流經(jīng)液壓活塞機構(gòu)P2的液壓缸推動活塞運動，將儲氣單元A中的液體抽入壓縮罐B中，壓縮罐B中的高壓氣體等壓遷移到儲氣單元A中，能量變換過程為，電能轉(zhuǎn)換為第一緩沖池H的液體勢能，經(jīng)液壓活塞機構(gòu)P2轉(zhuǎn)換為活塞機械能，轉(zhuǎn)換為液壓活塞機構(gòu)P2另一側(cè)液壓勢能，進一步轉(zhuǎn)換為壓縮罐B內(nèi)液體勢能。發(fā)電時，液體在壓縮罐B與儲氣單元A內(nèi)液面高度差作用下流經(jīng)液壓活塞機構(gòu)P2的液壓缸推動活塞運動，將第二緩沖池S內(nèi)的液體經(jīng)液壓活塞機構(gòu)抽入第一緩沖池H中，液體在第一緩沖池H與第二緩沖池S間壓強差作用下流經(jīng)可變速抽蓄發(fā)電機組F發(fā)電，同時儲氣單元A中的高壓氣體等壓遷移到壓縮罐B中，能量變換過程為，壓縮罐B與儲氣單元A內(nèi)液面高度差產(chǎn)生的液壓勢能經(jīng)液壓活塞機構(gòu)P2轉(zhuǎn)換為活塞機械能，轉(zhuǎn)換為液壓活塞機構(gòu)P2另一側(cè)液壓勢能，最終轉(zhuǎn)換為電能或其他形式能量。

圖10為本發(fā)明第十實施例提供的另一種基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的示意圖。配置第一緩沖罐C1位置高于壓縮罐B，則儲能時，在第一緩沖罐C1與壓縮罐B高度差作用下，第一緩沖罐C1中液體自發(fā)轉(zhuǎn)移到壓縮罐B中，使壓縮罐B中高壓氣體等壓遷移到第一緩沖罐C1中。

圖11為本發(fā)明第十實施例提供的另一種基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的示意圖。配置第一緩沖罐C1位置低于壓縮罐B，則發(fā)電時，在壓縮罐B與第一緩沖罐C1高度差作用下，壓縮罐B中液體自發(fā)轉(zhuǎn)移到第一緩沖罐C1中，使第一緩沖罐C1中高壓氣體等壓遷移到壓縮罐B中。

圖12為本發(fā)明第十實施例提供的另一種基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的示意圖。第一緩沖罐C1位置高于壓縮罐B，第二緩沖罐C1位置低于壓縮罐B。高壓氣體在緩沖罐與壓縮罐B間進行等壓遷移過程中，通過閥門開斷選擇不同的緩沖罐，使得等壓遷移過程不用采用液體驅(qū)動裝置而自發(fā)進行。儲能時，壓縮罐B內(nèi)完成氣體壓縮過程后，打開閥門F4、F30、F31、F5，第一緩沖罐C1、C2中液體在第一緩沖罐C1與壓縮罐B的高度差作用下自發(fā)轉(zhuǎn)移到壓縮罐B中，壓縮罐B中高壓氣體經(jīng)閥門F4等壓遷移到第一緩沖罐C1中；發(fā)電時，壓縮罐B內(nèi)充滿液體后，打開閥門F30、F32、F5，壓縮罐B內(nèi)液體在壓縮罐B與第二緩沖罐C1內(nèi)液面高度差作用下自發(fā)轉(zhuǎn)移到第一緩沖罐C1中，第一緩沖罐C1中的高壓氣體經(jīng)閥門F30、F32等壓遷移到壓縮罐B中。

上述壓縮罐、緩沖罐的連接方式可以相互組合。

圖13所示，為本發(fā)明第十實施例提供的另一種基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的示意圖，壓縮罐采用成對運行方式，兩個子壓縮罐共用按圖12所示方式連接的緩沖罐，或如圖14所示，為本發(fā)明第十實施例提供的另一種基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的示意圖，兩個子壓縮罐分別設(shè)置按圖12所示方式連接的緩沖罐。

圖15為本發(fā)明第十一實施例提供的另一種基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的示意圖。所述系統(tǒng)可布置于陸地，儲氣單元A可為地下洞穴、位于地下的金屬耐壓容器或管道。增設(shè)外部低壓水池L作為第一抽蓄發(fā)電單元G1的下水池，第一抽蓄發(fā)電單元G1經(jīng)液體管道2-1連接外部低壓水池，儲氣單元A經(jīng)液體管道2-2與外部低壓水池相連，儲氣單元A氣體壓強由該外部低壓水池L與儲氣單元A液面高度差決定。

圖16為本發(fā)明第十二實施例提供的另一種基于恒壓儲氣的兩段式儲能系統(tǒng)的示意圖。所述系統(tǒng)可布置于海洋，儲氣單元A可由深潛于水底的沉箱構(gòu)成，儲氣單元A氣體壓強由其在海面下深度決定；抽蓄發(fā)電裝置布置在船、島嶼或海上鉆井平臺等之上，壓縮罐B置于淺水或者布置在船、島嶼或海上鉆井平臺等之上；儲氣系統(tǒng)A和高壓氣體管道之間采用伸縮結(jié)構(gòu)作為連接方式，該伸縮結(jié)構(gòu)為伸縮式軟管道、彈簧式軟管道或螺旋式管道。

圖17為本發(fā)明一實施例提供的一種抽蓄發(fā)電單元壓縮空氣方案示意圖。抽蓄發(fā)電單元G2經(jīng)液體管道分別連接壓縮罐B與外部低壓水池L，儲能過程中，抽蓄發(fā)電單元G2將外部低壓水池中的水抽入壓縮罐中壓縮氣體至高壓；發(fā)電過程中，高壓氣體在壓縮罐B中膨脹，推動其內(nèi)液體流經(jīng)第二抽蓄發(fā)電單元G2發(fā)電。

圖18為本發(fā)明一實施例提供的一種空氣壓縮機壓縮空氣方案示意圖，儲能過程中，采用空氣透平不斷向壓縮罐內(nèi)注入氣體從而將提高氣體壓強；發(fā)電過程中，壓縮罐B內(nèi)的高壓氣體膨脹直接驅(qū)動空氣透平發(fā)電。

圖19所示，緩沖罐C采用一段新的管道實現(xiàn)。

圖20所示，緩沖罐C采用容器實現(xiàn)。

最后需要指出的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制。盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。