CN102052256A - 超临界空气储能系统 - Google Patents

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    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/90—Hot gas waste turbine of an indirect heated gas for power generation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
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Abstract

本发明公开了一种超临界空气储能系统，为新型储能系统，涉及能量储存技术，它采用电站低谷(低价)电将空气压缩至超临界状态(同时存储压缩热)，并利用已存储的冷能将超临界空气冷却、液化并存储(储能)；在用电高峰，液态空气加压、吸热至超临界状态(同时冷能回收)，并在进一步吸收压缩热后通过膨胀机驱动发电机发电(释能)。本发明的系统具有能量密度高、效率高、不受储能周期和地理条件限制、适用于各种电站(包括风能等可再生能源电站)、对环境友好、可回收中低温(热值)废热等优点。

Description

超临界空气储能系统
技术领域
本发明涉及能量储存技术领域，特别是一种基于超临界过程的空气储能系统。
背景技术
长期以来，为了满足电力负荷的要求，电力部门不得不根据最大负荷要求建设发电能力。这一方面造成了大量发电能力的过剩和浪费，另一方面，电力部门又不得不常常在用电高峰时段限制用电。特别是近年来，我国电力电网中的大型机组不断增多，电力系统的自身功率调节能力受到限制，而系统负荷的峰谷比却不断增大，因此迫切需要经济、可靠、高效的电力储能系统与之相配套。特别对于核能电站等仅能高位运行的电力系统，电力储能系统的需求就更为迫切。
更为重要的是，电力储能系统是目前制约可再生能源大规模利用的最重要瓶颈之一。当前世界各国纷纷将发展可再生能源作为国家能源发展的重要战略，但目前主要的可再生能源，如风能、太阳能、潮汐能等，均是间歇式能源，如何利用储能技术将这些间歇式能源“拼接”起来，是提高可再生能源比例必须解决的问题。
同时，电力储能系统还是分布式能源系统的关键技术。分布式能源系统采用大量小型分布式电力系统代替常规大型集中式电力系统，具有能源综合利用、热效率高、低污染等优点。但同时由于线路、运行等原因造成的系统故障率会高于常规大型集中式电力系统。并且，由于系统的容量较小，系统负荷的波动也将大幅增加。因此，采用电力储能系统作为负荷平衡装置和备用电源是分布式能源系统必须考虑的措施。
目前已有电力储能技术包括抽水电站(Pumped Hydro)、压缩空气(Compressed Air Energy Storage，CAES)、蓄电池(Secondary Battery)、超导磁能(Superconducting Magnetic Energy Storage System，SMES)、飞轮(Flywheel)和电容(Capacitor)等。但由于容量、储能周期、能量密度、充放电效率、寿命、运行费用、环保等原因，目前已在大型商业系统中运行的只有抽水电站和压缩空气两种。
抽水电站储能系统在用电低谷通过水泵将水从低位水库送到高位水库，从而将电能转化为水的势能存储起来，在用电高峰，水从高位水库排放至低位水库驱动水轮机发电。抽水电站储能系统具有技术成熟、效率高(～70％)、容量大、储能周期不受限制等优点，是目前广泛使用的电力储能系统。但是，抽水电站储能系统需要特殊的地理条件建造两个水库和水坝，建设周期很长(一般约7～15年)，初期投资巨大。更为棘手的是，建造大型水库会大面积淹没植被甚至城市，造成生态和移民问题，因此建造抽水电站储能系统受到了越来越大的限制。
传统压缩空气储能系统是基于燃气轮机技术开发的一种储能系统。在用电低谷，将空气压缩并存于储气室中，使电能转化为空气的内能存储起来；在用电高峰，高压空气从储气室释放，进入燃气轮机燃烧室同燃料一起燃烧，然后驱动透平发电。压缩空气储能系统具有储能容量较大、储能周期长、效率高(50％～70％)和单位投资相对较小等优点，但是，传统压缩空气储能系统不是一项独立的技术，它必须同燃气轮机电站配套使用，不能适合其他类型，如燃煤电站、核电站、风能和太阳能等电站，特别不适合我国以燃煤发电为主，不提倡燃气燃油发电的能源战略。而且，压缩空气储能系统仍然依赖燃烧化石燃料提供热源，一方面面临化石燃料逐渐枯竭和价格上涨的威胁，另一方面其燃烧仍然产生氮化物、硫化物和二氧化碳等污染物，不符合绿色(零排放)、可再生的能源发展要求。更为致命的是，由于储能密度低，压缩空气储能系统也需要特定的地理条件建造大型储气室，如岩石洞穴、盐洞、废弃矿井等，从而大大限制了压缩空气储能系统的应用范围。
为解决传统压缩空气储能系统面临的主要问题，特别是对燃气轮机的依赖问题，最近几年国内外学者分别开展了地面压缩空气储能系统(SVCAES)、带回热的压缩空气储能系统(AACAES)和空气蒸汽联合循环压缩空气储能系统(CASH)等，使压缩空气储能系统基本可以脱离化石燃料燃烧热源。但同时，由于不采用化石燃料热源，压缩空气储能系统的能量密度更低，更加凸显了对大型储气室依赖。必须找到合理的解决办法，才能使压缩空气储能系统得到更广泛而又有效地利用。
发明内容
本发明的目的是公开一种超临界空气储能系统，是新型空气储能系统，利用超临界状态下空气的特殊性质，解决压缩空气储能系统面临的主要问题，可以适合各种类型的电站配套使用。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种超临界空气储能系统，压缩机组、蓄热/换热器、蓄冷/换热器、节流阀、低温储罐、阀门、低温泵、膨胀机组、发电机、驱动单元及多根管线；其中：
压缩机组包括至少一台低压压缩机、至少一台高压压缩机，相互串联或集成为整体多级压缩机，每一台低压压缩机入口接空气源；膨胀机组包括至少一台低压膨胀机、至少一台高压膨胀机，相互串联或集成为整体多级膨胀机，每一台低压膨胀机的气体出口通大气；
驱动单元与压缩机组的传动轴固接，发电机与两膨胀机组的传动轴固接；
低压压缩机经管线(13)、高压压缩机经管线(14、15)分别与蓄热/换热器(2)相通连；蓄热/换热器(2)、蓄冷/换热器、低温储罐经管线(16、17、18、19、30)顺序相通连；
在管线(30)中设有节流阀，在管线(31)中设有阀门、至少一台低温泵，阀门位于低温泵上游；
蓄热/换热器经管线(20、21、22)分别与高压膨胀机、低压膨胀机相通连；
蓄冷/换热器底端设有排渣管线(24)；
其流程为：
储能时，利用驱动单元驱动由低压压缩机与高压压缩机组成的压缩机组，将一定量的空气压缩至超临界状态，压缩热被回收并存储在蓄热/换热器(2)中；超临界空气进入蓄冷/换热器中冷却，绝大部分低温压缩空气通过节流阀后液化，液态空气进入低温储罐存储；释能时，低温泵对液态空气加压，高压液态空气在蓄冷/换热器中升温至超临界状态并回收冷能，在蓄热/换热器(2)中吸收压缩热将超临界空气进一步升温，然后进入高压膨胀机与低压膨胀机组成的膨胀机组膨胀做功，带动发电机发电。
所述的超临界空气储能系统，其所述驱动单元，为驱动电机或风力机；为驱动电机时，是以常规电站低谷电、核电、风电、太阳能发电、水电或潮汐发电其中的一种或多种为电源。
所述的超临界空气储能系统，其储能过程在电力低谷、可再生能源限电或电能质量不符合上网要求时启用；释能过程在用电高峰、电力事故、可再生能源发电大幅波动时启用。
所述的超临界空气储能系统，其所述蓄热/换热器(2)还设有管线(23)，该管线与外界热源相通连。
所述的超临界空气储能系统，其空气压缩、冷却过程中还包括空气净化与纯化，除去空气中的固体物及杂质气体；空气净化与纯化设备集成在压缩机组及蓄冷/换热器中，不单独表示。
所述的超临界空气储能系统，其所述空气纯化设备，在原料空气中的CO2，水蒸气，氩对空气压缩、冷却、液化设备的正常工作和液态空气的产量影响小时，为过滤装置。
所述的超临界空气储能系统，其所述压缩机组，总压比在38～340之间；当为多台压缩机时，多台压缩机为共轴串联形式、或分轴并联形式；并联形式中，各分轴与主驱动轴动连接；各级压缩机的排气均经过蓄热/换热器(2)。
所述的超临界空气储能系统，其所述膨胀机组，总膨胀比在38～340之间，末级膨胀机排气接近常压；当为多台膨胀机时，多台膨胀机为共轴串联形式、或分轴并联形式；并联形式中，各分轴与主驱动轴动连接；各级膨胀机的进气均先经过蓄热/换热器加热升温。
所述的超临界空气储能系统，其所述压缩机，是活塞式、轴流式、离心式、螺杆式或混合式。
所述的超临界空气储能系统，其所述膨胀机，是活塞式、轴流式、向心式、螺杆式或混合式。
所述的超临界空气储能系统，其所述在多台压缩机、多台膨胀机时，多台压缩机、多台膨胀机分布在一根驱动轴或多根驱动轴上。
所述的超临界空气储能系统，其压缩空气的流量大于工作空气的流量，其多出的量低于工作空气流量的10％。
所述的超临界空气储能系统，其还包括蓄热/换热器(25)，蓄热/换热器(25)通过管线(26、27)与太阳能集热器相通连，形成载热循环回路；
蓄热/换热器(2)、蓄热/换热器(25)、低压膨胀机、高压膨胀机经管线(20、21、22)顺序连接，形成做功回路；
其流程为：
而出蓄热/换热器(2)的超临界空气在蓄热/换热器(25)中被加热至高温，然后经过管线(20)进入高压膨胀机膨胀做功，高压膨胀机出口空气再依次经过管线(21)、蓄热/换热器(2)、蓄热/换热器(25)、管线(22)完成级间加热升温后，进入低压膨胀机膨胀做功。
所述的超临界空气储能系统，其所述蓄热/换热器，其蓄热形式是显热、潜热或化学反应热中的一种或几种；
采用的蓄热介质是水、石蜡、生物质油、无机类结晶水合盐、熔融盐、金属及其合金、有机类脂肪酸、石头、岩石或混凝土，蓄热介质储存在绝热容器中；
其中，蓄热/换热器(2)，储能时，回收并储存压缩机产生的压缩热，释能时，加热进各级膨胀机前的压缩空气；
同时，释能时，经管线(23)输进余热、废热为蓄热/换热器(2)补充热量。
所述的超临界空气储能系统，其所述蓄冷/换热器，将超临界空气冷却至81K-150K(K为开氏温度单位)，是显热蓄冷或固液相变蓄冷中的一种或组合；
采用的显热蓄冷介质，是密封冰球、沙石子、混凝土、铝带盘或其它金属物质中的一种或几种；固液相变蓄冷介质，是固液相变温度在81K～273K之间的氨及其水溶液、盐类水溶液、烷烃类、烯烃类物质及其化合物，醇类及其水溶液中的一种或几种，蓄冷介质存储在绝热容器中；
超临界空气或液态空气在蓄冷/换热器中与蓄冷介质直接接触换热或非直接接触换热；
储能时，蓄冷/换热器对超临界空气进行冷却，释能时，蓄冷/换热器回收并储存高压液态空气升温过程中的冷量。
所述的超临界空气储能系统，其所述蓄冷/换热器，在低温冷量不足时，加装有低温透平膨胀机或节流装置，提供冷量补充；同时，低温压缩空气经节流阀后大部分液化，未液化的一小部分低温空气提供冷量补偿。
所述的超临界空气储能系统，其所述低温储罐，为杜瓦储罐或低温储槽，液态空气在常压或带压力状况下储存。
所述的超临界空气储能系统，其所述低温泵，为往复式，离心式或混合式，将液态空气增压至3.8MPa-34MPa；当多台时，是多级串联或并联。
所述的超临界空气储能系统，生产空分产品时，在蓄冷/换热器与低温储罐之间的管线(32、33)上设置空气分离设备，空气分离设备底部设有管线(29)；
其流程为：
在蓄冷/换热器中冷却至一定温度的低温流体进入空气分离设备后，分离出的气体产品从管线(29)引出，提纯的液态产品通过管线(33)送至低温储罐中储存。
所述的超临界空气储能系统，将低压膨胀机排气用于空调、制冷时，通过调节低压膨胀机的进口温度与膨胀比，控制低压膨胀机出口气体B的温度。
所述的超临界空气储能系统，其储能时，通过控制第一级压缩机进气量来调节储能能力。
所述的超临界空气储能系统，其所述控制第一级压缩机进气量，是通过调节压缩机负载、开停部分压缩机或调节压比来实现进气量的控制。
所述的超临界空气储能系统，其释能时，通过控制液态空气气化量来调节发电能力。
所述的超临界空气储能系统，将余热、废热或太阳能集热储存在蓄热/换热器(2、25)中用于加热超临界空气，或通过余热/废热换热器直接加热超临界空气，来提高进膨胀机前超临界空气的温度。
所述的超临界空气储能系统，其所述余热、废热，为电厂、水泥行业、钢铁冶金行业、化工行业的余热、废热；余热、废热储存在蓄热/换热器(2)中，太阳能集热储存在蓄热/换热器(25)中。
本发明的优点在于：能量密度高、储能效率高、储能周期不受限制，适用于各种类型电站，具有广阔的使用前景。不需要大的储存装置，对环境友好、废热回收，提高了土地和资源使用效率。
附图说明
图1为本发明的超临界空气储能系统实施例1结构示意图；
图2为本发明的超临界空气储能系统实施例2结构示意图；
图3为本发明的超临界空气储能系统实施例3结构示意图；
图4为本发明的超临界空气储能系统实施例4结构示意图。
具体实施方式
本发明的超临界空气储能系统，采用电站低谷(低价)电能将空气压缩至超临界状态(同时存储压缩热)，并利用存储的冷能将超临界空气冷却液化储存(储能)；在用电高峰，液态空气加压吸热至超临界状态(同时液态空气中的冷能被回收存储)，并进一步吸收存储的压缩热后通过膨胀机驱动发电机发电(释能)，在此过程中电厂中的一些废热可以被回收以提高系统效率。由于空气在超临界条件下的特殊性质，本发明提出的超临界空气储能系统有以下潜在优点：
能量密度高：超临界空气和液态空气具有很高的密度(常压下液态空气和气态空气的密度比约为800∶1)，因而相同条件下的能量密度可比压缩空气储能系统高1个数量级以上，比抽水电站(以500米落差计)高2个数量级以上。
不需要大的储存装置：由于能量密度高，空气储罐的体积大大缩小，可以大幅节省投资，缩短建设周期。更重要是可以不受地理条件限制，解决传统压缩空气储能系统的主要缺点。
储能效率高：由于采用必要的储热、储冷设备，系统的效率可比传统压缩空气储能系统更高，初步估算可达65％以上。
储能周期不受限制：目前常规工业用真空低温储罐(杜瓦罐)可大规模长期保存液态空气，其每天的损耗散率可小于0.005。
适用各种类型电站：由于该储能系统同电站系统仅仅交换电能，不涉及电站内部流程，因此可以适合各种类型的电站。
对环境友好：该储能系统不涉及化石燃料的燃烧，不排放任何有害物质；不仅如此，超临界空气在冷却过程中，很容易去除其中的有害物质如CO2、SOx、NOx等，从而改善大气质量。
废热回收：可以和电厂及其他工业部门结合，既可储能又可有效回收各种废热，如水泥行业、钢铁冶金行业、化工行业等。
实施例：
如图1所示，为本发明的超临界空气储能系统实施例1。其中，低压压缩机1，蓄热/换热器2，高压压缩机3，蓄冷/换热器4，节流阀5，低温储罐6，阀门7，低温泵8，高压膨胀机9，低压膨胀机10，发电机11，驱动电机12，管线13、14、15、16、17、18、19、20、21、122、23、24、30、31，空气A。
驱动电机12与压缩机1、3的共有传动轴固接，发电机11与膨胀机9、10的共有传动轴固接。低压压缩机1经管线13、高压压缩机3经管线14、15分别与蓄热/换热器2相通连。低压压缩机1入口接空气A。蓄热/换热器2、蓄冷/换热器4、低温储罐6经管线16、17、18、19、30顺序相通连。在管线30中设有节流阀5，在管线31中设有阀门7、低温泵8，阀门7位于低温泵8上游。蓄热/换热器2经管线20、21、22分别与高压膨胀机9、低压膨胀机10相通连。低压膨胀机10的气体出口通大气。
蓄热/换热器2经管线23与外界热源相通连。蓄冷/换热器4底端设有排渣管线24。
储能时，低谷(低价)电驱动电机12带动压缩机组，净化(图中未表示)后的空气A进入低压压缩机1压缩，出口空气通过管线13进入蓄热/换热器2，与蓄热介质换热存储压缩热，冷却后的空气经过管线14进入高压压缩机3被压缩至超临界状态，经管线15将超临界空气再输送到蓄热/换热器2存储压缩热，冷却至一定温度的超临界空气经过管线16进入蓄冷/换热器4被蓄冷介质进一步冷却至低温。出蓄冷/换热器4的低温高压空气流经过节流阀5后绝大部分液化，液态空气经管线30储存在低温储罐6中，少部分未液化低温空气通过管线17回流至蓄冷/换热器4回收冷量。释能时，打开阀门7，低温泵8将来自低温储罐6的液态空气增压到一定压力后，由管线18输送至蓄冷/换热器4与蓄冷介质换热并气化，同时回收冷量，出蓄冷/换热器4的超临界空气再经由管线19进入蓄热/换热器2进一步升温，温度升高后的超临界空气通过管线20注入高压膨胀机9膨胀做功，出口空气再依次经过管线21、蓄热/换热器2、管线22完成级间加热升温后再进入低压膨胀机10膨胀做功。
一般情况下，储能与释能过程不同时运行，储能时，压缩机组工作，膨胀机组、低温泵8关停，阀门7关闭，蓄热/换热器2回收、储存压缩热，同时冷却工作气体，蓄冷/换热器4释放冷量，将超临界空气冷却至低温。释能时则相反，压缩机组关停，膨胀机组、低温泵8工作，阀门7开启，蓄冷/换热器4回收、储存冷量，同时高压液态空气升温至超临界状态，蓄热/换热器2则释放压缩热，进一步提升超临界空气温度。另外，外界热量则可以随时经由管线23进入蓄热/换热器2进行储存；超临界空气进入蓄冷/换热器4冷却，这一过程中分离出的杂质和污染物通过管线24排出。
图2是本发明的超临界空气储能系统与太阳能热发电相结合的实施例2，其主体结构与实施例1相同，另增加了与太阳能集热器的连接部分。其中，低压压缩机1，蓄热/换热器2，高压压缩机3，蓄冷/换热器4，节流阀5，低温储罐6，阀门7，低温泵8，高压膨胀机9，低压膨胀机10，发电机11，驱动电机12，管线13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、24、26、27、30、31，高温蓄热/换热器25，空气A。
来自太阳能集热器的高温流体通过管线26进入高温蓄热/换热器25，高温流体放热降温后经管线27流回太阳能集热器吸热，从而完成载热循环。而出蓄热/换热器2的超临界空气在高温蓄热/换热器25中被加热至高温，然后经过管线20进入高压膨胀机9膨胀做功，高压膨胀机9出口空气再依次经过管线21、蓄热/换热器2、高温蓄热/换热器25、管线22完成级间加热升温后进入低压膨胀机10膨胀做功。
图3是图1的改进型实施例3，其主体结构与实施例1相同，另增加了空气分离设备(节流阀5集成在空气分离设备中)。其中，低压压缩机1，蓄热/换热器2，高压压缩机3，蓄冷/换热器4，低温储罐6，阀门7，低温泵8，高压膨胀机9，低压膨胀机10，发电机11，驱动电机12，空气分离设备28，管线13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、29、31、32、33，空气A，出口气体B。
在蓄冷/换热器4中冷却至一定温度的低温流体进入空气分离设备28，气体产品氧气(O2)、氩气(Ar)等从管线29引出，提纯的液氮通过管线33送至低温储罐6中储存。另外，通过调节低压膨胀机10的进口温度与膨胀比从而控制低压膨胀机10出口气体B的温度，使其可用于空调、制冷等不同用途。
图4是本发明的超临界空气储能系统与风电场结合的改进型实施例4，其主体结构与实施例1相同，但精简掉了驱动电机。其中，低压压缩机1，蓄热/换热器2，高压压缩机3，蓄冷/换热器4，节流阀5，低温储罐6，阀门7，低温泵8，高压膨胀机9，低压膨胀机10，发电机11，管线13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、30、31，空气A，低谷电C，压缩功D。
不先将风能转换成电能后再驱动压缩机压缩空气，而是利用来自风力涡轮机的压缩功D直接带动压缩机自身工作。各部分压缩空气通过各自输气管线输送至蓄热/换热器2存储压缩热。由于压缩过程分散，压缩热在输气过程中部分散失，可以利用管线23加入废热、余热等外界热量，或通过低谷电C加热为蓄热/换热器2提供热量补充。

Claims (25)

1.一种超临界空气储能系统，压缩机组、蓄热/换热器、蓄冷/换热器、节流阀、低温储罐、阀门、低温泵、膨胀机组、发电机、驱动单元及多根管线；其特征在于：
压缩机组包括至少一台低压压缩机、至少一台高压压缩机，相互串联或集成为整体多级压缩机，每一台低压压缩机入口接空气源；膨胀机组包括至少一台低压膨胀机、至少一台高压膨胀机，相互串联或集成为整体多级膨胀机，每一台低压膨胀机的气体出口通大气；
驱动单元与压缩机组的传动轴固接，发电机与两膨胀机组的传动轴固接；
低压压缩机经管线(13)、高压压缩机经管线(14、15)分别与蓄热/换热器(2)相通连；蓄热/换热器(2)、蓄冷/换热器、低温储罐经管线(16、17、18、19、30)顺序相通连；
在管线(30)中设有节流阀，在管线(31)中设有阀门、至少一台低温泵，阀门位于低温泵上游；
蓄热/换热器经管线(20、21、22)分别与高压膨胀机、低压膨胀机相通连；
蓄冷/换热器底端设有排渣管线(24)；
其流程为：
储能时，利用驱动单元驱动由低压压缩机与高压压缩机组成的压缩机组，将一定量的空气压缩至超临界状态，压缩热被回收并存储在蓄热/换热器(2)中；超临界空气进入蓄冷/换热器中冷却，绝大部分低温压缩空气通过节流阀后液化，液态空气进入低温储罐存储；释能时，低温泵对液态空气加压，高压液态空气在蓄冷/换热器中升温至超临界状态并回收冷能，在蓄热/换热器(2)中吸收压缩热将超临界空气进一步升温，然后进入高压膨胀机与低压膨胀机组成的膨胀机组膨胀做功，带动发电机发电。
2.根据权利要求1所述的超临界空气储能系统，其特征在于：所述驱动单元，为驱动电机或风力机；为驱动电机时，是以常规电站低谷电、核电、风电、太阳能发电、水电或潮汐发电其中的一种或多种为电源。
3.根据权利要求1所述的超临界空气储能系统，其特征在于：储能过程在电力低谷、可再生能源限电或电能质量不符合上网要求时启用；释能过程在用电高峰、电力事故、可再生能源发电大幅波动时启用。
4.根据权利要求1所述的超临界空气储能系统，其特征在于：所述蓄热/换热器(2)还设有管线(23)，该管线与外界热源相通连。
5.根据权利要求1所述的超临界空气储能系统，其特征在于：空气压缩、冷却过程中还包括空气净化与纯化，除去空气中的固体物及杂质气体；空气净化与纯化设备集成在压缩机组及蓄冷/换热器中。
6.根据权利要求5所述的超临界空气储能系统，其特征在于：所述空气纯化设备，在原料空气中的CO2，水蒸气，氩对空气压缩、冷却、液化设备的正常工作和液态空气的产量影响小时，为过滤装置。
7.根据权利要求1所述的超临界空气储能系统，其特征在于：所述压缩机组，总压比在38～340之间；当为多台压缩机时，多台压缩机为共轴串联形式、或分轴并联形式；并联形式中，各分轴与主驱动轴动连接；各级压缩机的排气均经过蓄热/换热器(2)。
8.根据权利要求1所述的超临界空气储能系统，其特征在于：所述膨胀机组，总膨胀比在38～340之间，末级膨胀机排气接近常压；当为多台膨胀机时，多台膨胀机为共轴串联形式、或分轴并联形式；并联形式中，各分轴与主驱动轴动连接；各级膨胀机的进气均先经过蓄热/换热器加热升温。
9.根据权利要求1或7所述的超临界空气储能系统，其特征在于：所述压缩机，是活塞式、轴流式、离心式、螺杆式或混合式。
10.根据权利要求1或8所述的超临界空气储能系统，其特征在于：所述膨胀机，是活塞式、轴流式、向心式、螺杆式或混合式。
11.根据权利要求7或8所述的超临界空气储能系统，其特征在于：所述在多台压缩机、多台膨胀机时，多台压缩机、多台膨胀机分布在一根驱动轴或多根驱动轴上。
12.根据权利要求1所述的超临界空气储能系统，其特征在于：压缩空气的流量大于工作空气的流量，其多出的量低于工作空气流量的10％。
13.根据权利要求1所述的超临界空气储能系统，其特征在于：还包括蓄热/换热器(25)，蓄热/换热器(25)通过管线(26、27)与太阳能集热器相通连，形成载热循环回路；
蓄热/换热器(2)、蓄热/换热器(25)、低压膨胀机、高压膨胀机经管线(20、21、22)顺序连接，形成做功回路；
其流程为：
而出蓄热/换热器(2)的超临界空气在蓄热/换热器(25)中被加热至高温，然后经过管线(20)进入高压膨胀机膨胀做功，高压膨胀机出口空气再依次经过管线(21)、蓄热/换热器(2)、蓄热/换热器(25)、管线(22)完成级间加热升温后，进入低压膨胀机膨胀做功。
14.根据权利要求1、4或13所述的超临界空气储能系统，其特征在于：所述蓄热/换热器，其蓄热形式是显热、潜热或化学反应热中的一种或几种；
采用的蓄热介质是水、石蜡、生物质油、无机类结晶水合盐、熔融盐、金属及其合金、有机类脂肪酸、石头、岩石或混凝土，蓄热介质储存在绝热容器中；
其中，蓄热/换热器(2)，储能时，回收并储存压缩机产生的压缩热，释能时，加热进各级膨胀机前的压缩空气；
同时，释能时，经管线(23)输进余热、废热为蓄热/换热器(2)补充热量。
15.根据权利要求1所述的超临界空气储能系统，其特征在于：所述蓄冷/换热器，将超临界空气冷却至81K-150K，是显热蓄冷或固液相变蓄冷中的一种或组合；
采用的显热蓄冷介质，是密封冰球、沙石子、混凝土、铝带盘或其它金属物质中的一种或几种；固液相变蓄冷介质，是固液相变温度在81K～273K之间的氨及其水溶液、盐类水溶液、烷烃类、烯烃类物质及其化合物，醇类及其水溶液中的一种或几种，蓄冷介质存储在绝热容器中；
超临界空气或液态空气在蓄冷/换热器中与蓄冷介质直接接触换热或非直接接触换热；
储能时，蓄冷/换热器对超临界空气进行冷却，释能时，蓄冷/换热器回收并储存高压液态空气升温过程中释放的冷量。
16.根据权利要求1或15所述的超临界空气储能系统，其特征在于：所述蓄冷/换热器，在低温冷量不足时，加装低温透平膨胀机或节流装置，提供冷量补充；同时，低温压缩空气经节流阀后大部分液化，未液化的一小部分低温空气提供冷量补偿。
17.根据权利要求1所述的超临界空气储能系统，其特征在于：所述低温储罐，为杜瓦储罐或低温储槽，液态空气在常压或带压力状况下储存。
18.根据权利要求1所述的超临界空气储能系统，其特征在于：所述低温泵，为往复式，离心式或混合式，将液态空气增压至3.8MPa-34MPa；当多台时，是多级串联或并联。
19.根据权利要求1所述的超临界空气储能系统，其特征在于：生产空分产品时，在蓄冷/换热器与低温储罐之间的管线(32、33)上设置空气分离设备，空气分离设备底部设有管线(29)；
其流程为：
在蓄冷/换热器中冷却至一定温度的低温流体进入空气分离设备后，分离出的气体产品从管线(29)引出，提纯的液态产品通过管线(33)送至低温储罐中储存。
20.根据权利要求1或19所述的超临界空气储能系统，其特征在于：将低压膨胀机排气用于空调、制冷时，通过调节低压膨胀机的进口温度与膨胀比，控制低压膨胀机出口气体B的温度。
21.根据权利要求1所述的超临界空气储能系统，其特征在于：储能时，通过控制第一级压缩机进气量来调节储能能力。
22.根据权利要求21所述的超临界空气储能系统，其特征在于：所述控制第一级压缩机进气量，是通过调节压缩机负载、开停部分压缩机或调节压比来实现进气量的控制。
23.根据权利要求1所述的超临界空气储能系统，其特征在于：释能时，通过控制液态空气气化量来调节发电能力。
24.根据权利要求1所述的超临界空气储能系统，其特征在于：将余热、废热或太阳能集热储存在蓄热/换热器(2、25)中用于加热超临界空气，或通过余热/废热换热器直接加热超临界空气，来提高进膨胀机前超临界空气的温度。
25.根据权利要求24所述的超临界空气储能系统，其特征在于：所述余热、废热，为电厂、水泥行业、钢铁冶金行业、化工行业的余热、废热；余热、废热储存在蓄热/换热器(2)中，太阳能集热储存在蓄热/换热器(25)中。
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