CN111502893A - 一种利用高密度介质维持压力恒定的发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用高密度介质维持压力恒定的发电系统，包括高压气系统、气液混合系统、液力发电机组、通道切换系统、控制系统、发电液流补偿系统以及高密度介质压力循环稳定系统，高压气系统、气液混合系统、液力发电机组、发电液流补偿系统、高密度介质压力循环稳定系统通过通道切换系统连接，并由控制系统控制；高密度介质压力循环稳定系统通过高密度介质的循环，使得发电过程中维持压力恒定，使得液力发电机组运行于最高效率区域附近；耗费较少的电能、增加更多的电能使得系统整体电换电效率较高。该系统不仅具有常规压缩空气储能、抽水蓄能电站大规模存储电能的功能，且不依赖于地势落差、效率高、运行时间长等特点。

Description

一种利用高密度介质维持压力恒定的发电系统

技术领域

本发明涉及新能源储能与发电技术领域，具体涉及一种利用高密度介质维持压力恒定的发电系统。

背景技术

随着大规模风能/光伏资源的开发，我国风电/光伏的开发保持着快速发展的强劲势头，截至2018年底，我国可再生能源电力装机容量达到7.28亿千瓦，约占全部电力装机容量的38.3％，但新能源发电的迅猛发展与电网建设相对滞后的矛盾日益明显。大规模具有随机性、问歇性、反调节性及出力波动大等特点的风电/光伏能源接入电网对系统的电压稳定、暂态稳定和频率稳定都有较大的影响，2018年全国弃水电量达691亿千瓦时，弃风电量达277亿千瓦时，弃光电量达54.9亿千瓦时。因此，弃风、弃光、弃水的现象广泛存在，风电/光伏能源并网难、并网后消纳难等问题严重制约着能源结构的变革，参见文献[1]周孝信1,陈树勇1,鲁宗相，等.能源转型中我国新一代电力系统的技术特征[J].中国电机工程学报，文献[2]谢宇翔,张雪敏,罗金山,等.新能源大规模接入下的未来电力系统演化模型[J].中国电机工程学报,2018,38(2).。

目前储能方式主要有：抽水蓄能、压缩空气储能、氢能、电池储能、飞轮储能、超导储能等形式。然而，较为成熟的储能技术主要有抽水蓄能、蓄电池储能以及压缩空气储能。抽水蓄能受到水资源、地势、地质等多种因素的限制，投资成本大、建设周期长、难以灵活布置、大规模推广应用。蓄电池储能具有响应迅速、转换效率高等优点，但是运行中存在安全问题、生产制造中对环境存在一定影响。与其他两种技术相比，压缩空气储能(compressedair energy storage，CAES)具有储能规模大、存储周期长、对环境污染小、对地势要求低等特点，是目前大规模储能领域极具潜力的发展方向之一。但以德国Huntorf压缩空气储能电站、美国McIntosh压缩空气储能电站为代表的传统压缩空气储能电站存在依赖外部天然气燃料补充、对环境存在影响、高压空气电能转化效率低(小于50％)、依赖于大容积洞穴资源、布置不灵活的问题。目前较为最先进的先进绝热压缩空气储，往往需要至少上万立方米的大容积废弃矿井、洞穴存储高压空气，存在着依赖于洞穴资源严重、布置不灵活、投资成本大(动辄几十亿人民币)的缺点，储能和释能过程中均处于绝热过程，存在着热量容易逃逸、转化效率较低问题。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提出了一种利用高密度介质维持压力恒定的发电系统，引入了高密度介质循环稳定系统，利用高密度介质循环稳定系统将高密度介质通过调节低压高密度介质蓄液容器注入高密度介质高压储气容器的流量，实现对汽液混合容器的压力的稳定；利用高密度介质的流动调节压力，相较于利用压力控制阀调节，减少了能量的消耗；利用高密度介质可以减小低压高密度介质蓄液容器与高密度介质高压储气容器间的高程差，降低系统的布置要求。

本发明提供了以下技术方案：

一种利用高密度介质维持压力恒定的发电系统，包括高压气系统、气液混合系统、液力发电机组、通道切换系统、控制系统、发电液流补偿系统以及高密度介质循环稳定系统，高压气系统、气液混合系统、液力发电机组、高密度介质循环稳定系统通过通道切换系统连接，并由控制系统控制；

所述高压气系统包括N₁组并列的高压气子系统，N₁≥1；

每组高压气子系统包括依次对应连接的空气压缩装置和高密度介质高压储气容器，且所述空气压缩装置用于提高密度介质高压储气容器的初始运行压力，以及补充高密度介质高压储气容器运行过程中漏气损失的压力；

所述气液混合系统至少包括1组高压气液混合子系统和1组低压气液混合子系统，且低压气液混合子系统中的汽液混合容器设置有压力调节阀；

所述高密度介质循环稳定系统包括低压高密度介质蓄液容器，以及与高密度介质高压储气容器的进液口和出液口相连的液阀，且所述低压高密度介质蓄液容器设置于高密度介质高压储气容器的上方；

所述空气压缩装置的进口连通外部的常压空气，出口连通对应高密度介质高压储气容器进气口、高压气液混合子系统的进气口，高密度介质高压储气容器的出液口经过液阀连接低压高密度介质蓄液容器的进液口，高压气液混合子系统的出液口经液力发电机组与低压气液混合子系统进液口相连，低压气液混合子系统出液口经过发电液流补偿系统与高压气液混合子系统相连，各部件之间通过液阀或气阀控制通断；

高压气液混合子系统与低压气液混合子系统之间设置有气阀，高密度介质高压储气容器与高压气液混合子系统之间设置有气阀，低压气液混合子系统中的汽液混合容器的体积不小于高压气液混合子系统汽液混合容器的体积；

发电时，通过实时监测高压气液混合子系统的汽液混合容器与设定压力值间的压力差，采用压力闭环控制策略，调节高密度介质注入高密度介质高压储气容器的流量，维持高压气液混合子系统的汽液混合容器的压力恒定；

储能时，利用所述发电液流补偿系统将低压气液混合子系统的汽液混合容器中的液流入至高压气液混合子系统的汽液混合容器中，同时，调节高密度介质从高密度介质高压储气容器流入低压高密度介质蓄液容器，使得高密度介质高压储气容器和高压气液混合子系统的汽液混合容器的压力维持恒定。

所述高密度介质高压储气容器与高压气液混合子系统的汽液混合容器容积之比在0.1～20之间；

本发明技术方案的重点在于引入了高密度介质循环稳定系统，利用高密度介质循环稳定系统将高密度介质通过调节低压高密度介质蓄液容器注入高密度介质高压储气容器的流量，实现对汽液混合容器的压力的稳定；利用高密度介质的流动调节压力，相较于利用压力控制阀调节，减少了能量的消耗；利用高密度介质可以减小低压高密度介质蓄液容器与高密度介质高压储气容器间的高程差，降低系统的布置要求；

发电时A侧压力高、B侧压力低；储能初始时段时B侧压力高、A侧压力低。

低压高密度介质蓄液容器与高密度介质高压储气容器存在一定的高程差，低压高密度介质蓄液容器中高密度介质液柱高程所产生的压力与高密度介质高压储气容器内压力相等；

进一步地，所述发电液流补偿系统为设置在低压气液混合子系统一侧的辅助气体容器，所述辅助气体容器与低压气液混合子系统、高压气液混合子系统的汽液混合容器之间设置有气阀。

进一步地，所述发电液流补偿系统为低压气液混合子系统、高压气液混合子系统的汽液混合容器之间的泵，且泵扬程至少为100m。

在发电结束后，B侧汽液混合容器的液流依靠泵抽取以及辅助气体容器内的压力共同作用，流入到A侧汽液混合容器中；选择设备成本低，市场选择灵活性更大的高扬程水泵，用于储能，在储能阶段电能消耗主力高扬程泵，利用泵抽液体压缩空气，间接将高密度介质从高密度高压储气容器压入低压高密度介质蓄液容器中，实现储能；

进一步地，所述发电液流补偿系统为低压气液混合子系统、高压气液混合子系统的汽液混合容器之间的泵，且泵扬程至少为1m，且低压高密度介质蓄液容器与高密度介质高压储气容器之间设置有高密度介质泵。

在发电结束后，B侧汽液混合容器的液流依靠泵抽取到A侧汽液混合容器中；泵为低扬程、大流量泵，主要用于快速补充液流，不是储能阶段电能消耗的主力；

进一步地，所述高密度介质高压储气容器的出液口与低压高密度介质蓄液容器的进液口之间依次设置有辅助高密度介质池和高密度介质泵。

在发电结束后，B侧汽液混合容器的液流依靠辅助气体容器内的压力作用，流入到A侧汽液混合容器中；可以充分利用余压，减小储能阶段耗电量，提高系统循环效率；

辅助高密度介质池的设置是实现水银泵扬程恒定的一种实现方式，使得水银泵的进口和出口都工作与大气压；

进一步地，所述高密度介质为海水、钻井液、含泥沙液体、水银、液态金属中的任意一种，且高密度介质的密度为1000kg/m³～8000000kg/m³。

进一步地，所述高密度介质高压储气容器、气液混合系统中的汽液混合容器采用地下坑井、地下洞穴、废弃矿井、开发的盐井/矿井、含水层洞穴、地面储气装置或水下储气容器中的任意一种。

进一步地，所述液力发电机组的水轮机具有低比转速100m·kW～200m·kW和超低比转速10m·kW～100m·kW，所述水轮机为冲击式水轮机、工业透平或液力透平。

进一步地，所述水轮机进口角度在100°～150°范围，出口角度在10°～40°范围。

进一步地，所述气液混合系统中的汽液混合容器内气体压力不低于2MPa。

进一步地，所述液力发电机组包括水轮机、水轮发电机，所述水轮机发电机为同步发电机、双馈发电机或永磁发电机。

进一步地，所述控制系统包括液力发电机组中水轮机和水轮发电机的调速系统，励磁系统，监控系统，保护系统以及气压控制系统。

有益效果

本发明提供的技术方案为一种利用高密度介质维持压力恒定的发电系统，包括高压气系统、气液混合系统、液力发电机组、通道切换系统、控制系统、发电液流补偿系统以及高密度介质循环稳定系统，高压气系统、气液混合系统、液力发电机组、高密度介质循环稳定系统通过通道切换系统连接，并由控制系统控制；使用高密度液体循环维持发电储能过程压力恒定，且高密度液体循环与发电用液体循环管路独；利用高密度介质可以减小低压高密度介质蓄液容器与高密度介质高压储气容器间的高程差，降低系统的布置要求；

该系统相比于现有技术中的发电系统具有如下优点：

(1)本发明技术方案的重点在于引入了高密度介质循环稳定系统，通过调节低压高密度介质蓄液容器注入高密度介质高压储气容器的流量，实现对汽液混合容器的压力的稳定；

(2)利用高密度介质的流动调节压力，相较于利用压力控制阀调节，减少了能量的消耗；

(3)本发明技术方案提供的发电系统，具有两种运行模式，在储能模式下系统从电网吸收多余的电能，将电能转化为压缩空气储存于高压气系统、将电能转化为液体压能；发电模式下，在控制系统作用下能释放高压气体使得气液混合系统处于高压状态，高压液流驱动液力发电机组将空气能转化为电能，高压气体通过高密度介质的流动维持发电所需压力恒定。

(4)发电过程中液力发电机组能头维持恒定，效率较高；蓄能过程中抽取液体的泵或水银泵均能工作于额定扬程附近，效率较高。

附图说明

图1为本发明实例一所述系统的结构示意图；

图2为本发明实例二所述系统的结构示意图；

图3为本发明实例三所述系统的结构示意图；

标号说明：10-电动机，11-空气压缩机，12-低压高密度介质蓄液容器，13-高密度介质高压储气容器，14-A侧汽液混合容器，15-冲击式水轮机，16-B侧汽液混合容器，17-B侧辅助气体容器，18-水泵，19-水银泵，20-辅助水银池，21-第一气阀，22-第二气阀，23-第三气阀，24-第四气阀，25-第五气阀，26-第六气阀，31-第一液阀，32-第二液阀，33-第三液阀，34-第四液阀，35-第五液阀。

具体实施方式

下面将结合附图和实例对本发明做进一步地说明。

本发明提供了一种利用高密度介质维持压力恒定的发电系统，包括高压气系统、气液混合系统、液力发电机组、通道切换系统、控制系统、发电液流补偿系统以及高密度介质循环稳定系统，高压气系统、气液混合系统、液力发电机组、高密度介质循环稳定系统通过通道切换系统连接，并由控制系统控制；

所述高压气系统包括N₁组并列的高压气子系统，N₁≥1；

每组高压气子系统包括依次对应连接的空气压缩装置和高密度介质高压储气容器，且所述空气压缩装置用于提高密度介质高压储气容器的初始运行压力，以及补充高密度介质高压储气容器运行过程中漏气损失的压力；

所述气液混合系统至少包括1组高压气液混合子系统和1组低压气液混合子系统，且低压气液混合子系统中的汽液混合容器设置有压力调节阀；

所述高密度介质循环稳定系统包括低压高密度介质蓄液容器，以及与高密度介质高压储气容器的进液口和出液口相连的液阀，且所述低压高密度介质蓄液容器设置于高密度介质高压储气容器的上方；

所述空气压缩装置的进口连通外部的常压空气，出口连通对应高密度介质高压储气容器进气口、高压气液混合子系统的进气口，高密度介质高压储气容器的出液口经过液阀连接低压高密度介质蓄液容器的进液口，高压气液混合子系统的出液口经液力发电机组与低压气液混合子系统进液口相连，低压气液混合子系统出液口经过发电液流补偿系统与高压气液混合子系统相连，各部件之间通过液阀或气阀控制通断；

高压气液混合子系统与低压气液混合子系统之间设置有气阀，高密度介质高压储气容器与高压气液混合子系统之间设置有气阀，低压气液混合子系统中的汽液混合容器的体积不小于高压气液混合子系统汽液混合容器的体积；

发电时，通过实时监测高压气液混合子系统的汽液混合容器与设定压力值间的压力差，采用压力闭环控制策略，调节高密度介质注入高密度介质高压储气容器的流量，维持高压气液混合子系统的汽液混合容器的压力恒定；

储能时，利用所述发电液流补偿系统将低压气液混合子系统的汽液混合容器中的水流入至高压气液混合子系统的汽液混合容器中，同时，调节高密度介质从高密度介质高压储气容器流入低压高密度介质蓄液容器，使得高密度介质高压储气容器和高压气液混合子系统的汽液混合容器的压力维持恒定。

所述高密度介质高压储气容器与高压气液混合子系统的汽液混合容器容积之比在0.1～20之间；

所述发电液流补偿系统为设置在低压气液混合子系统一侧的辅助气体容器，所述辅助气体容器与低压气液混合子系统、高压气液混合子系统的汽液混合容器之间设置有气阀。

所述高密度介质为海水、钻井液、含泥沙液体、水银、液态金属中的任意一种，且高密度介质的密度为1000kg/m3～8000000kg/m3。

所述高密度介质高压储气容器、气液混合系统中的汽液混合容器采用地下坑井、地下洞穴、废弃矿井、开发的盐井/矿井、含水层洞穴、地面储气装置或水下储气容器中的任意一种。

所述液力发电机组的水轮机具有低比转速100m·kW～200m·kW和超低比转速10m·kW～100m·kW，所述水轮机为冲击式水轮机、工业透平或液力透平。

所述水轮机进口角度在100°～150°范围，出口角度在10°～40°范围。

所述气液混合系统中的汽液混合容器内气体压力不低于2MPa。

所述液力发电机组包括水轮机、水轮发电机，所述水轮机发电机为同步发电机、双馈发电机或永磁发电机。

所述控制系统包括液力发电机组中水轮机和水轮发电机的调速系统，励磁系统，监控系统，保护系统以及气压控制系统。

在实例一中，图1给出了该系统的一个实现方式。图1中，空气压缩机、A侧汽液混合容器形成了高压气系统的实现方式之一；A侧气-水混合容器、B侧气-水混合容器形成了气-液系统的实现方式之一；阀门第一液阀31、第二液阀32、第五气阀25、第二气阀22、第一气阀21、第三气阀23、第三液阀33、第四气阀24、第四液阀34、第六气阀26、第五液阀35以及不同设备间的管路形成了通道切换系统的实现方式之一；冲击式水轮机15及其发电机形成了液力发电机组的实现方式之一；冲击式水轮机15及其发电机的调速系统、励磁系统、监控系统、保护系统、气压控制系统等辅助控制系统系统形成了控制系统的具体实现方式之一；开口水银池A12、水银池B、辅助水银池20、水银泵19形成了压力稳定系统的具体实现方式之一；发电液体使用水作为工作介质，维持A侧汽液混合容器内压力稳定的高密度介质为水银，两种不同介质之间相互隔离。

所述水银池B的出液口与开口水银池A的进液口之间依次设置有辅助水银池20和水银泵19。

在发电结束后，B侧汽液混合容器的水流依靠辅助气体容器内的压力作用，流入到A侧汽液混合容器中；

可以充分利用余压，减小储能阶段耗电量，提高系统循环效率；辅助高密度介质池的设置是实现水银泵扬程恒定的一种实现方式，使得水银泵的进口和出口都工作与大气压；

该系统的一种运行方式描述如下：

初始状态下，开口水银池A充满高密度介质水银，辅助水银池内仅保留用于淹没管道口的少量液体。

初始建压阶段，利用富裕的电能带动电动机，第一气阀21打开，在空气压缩机11的作用下将常压空气转化为高压空气，第五气阀25、第二气阀22、第三气阀23打开，高压空气存储于水银池B、A侧汽液混合容器内。

发电阶段，第一液阀31、第五气阀25打开，第二气阀22、第一气阀21、第三气阀23、第四气阀24关闭；A侧汽液混合容器高压空气膨胀，第三液阀33、第四液阀34打开，推动冲击式水轮机旋转，将高压空气能转化为电能；当A侧汽液混合容器内压力下降时开口水银池A的液位也下降，将高密度介质的水银补充到水银池B内，使得水银池B、A侧汽液混合容器内的空气总体积维持不变，从而实现压力维持不变。B侧汽液混合容器内液体增加，打开第六气阀26，降低压力；或者将B侧汽液混合容器直接通过排气阀连接大气(图中未画出来)。待到A侧汽液混合容器内的液位下降到最低值、水银池B内的液位上升到最大值时，发电阶段结束。

储能阶段，第二气阀22、第三气阀23、第四气阀24打开，利用B侧汽液混合容器、B侧辅助气体容器来降低A侧汽液混合容器、水银池B内的气压值；关闭第四气阀24，打开第二液阀32、第五气阀25；A侧汽液混合容器、水银池B内的气压作用下将高密度介质水银从水银池B内排出到辅助水银池内使得A侧汽液混合容器、水银池B内的气压进一步下降；打开第五液阀35，在该过程中B侧汽液混合容器、B侧辅助气体容器内气体膨胀，使得B侧汽液混合容器内水流在气压差下流到A侧汽液混合容器内。待水银池B内水银下降到最低液位、辅助水银池上升到最高液位、A侧汽液混合容器内水流上升到最高液位，使用水银泵将辅助水银池内水银抽到开口水银池A内，并使用空气压缩机增加A侧汽液混合容器、水银池B内气压到设定值，完成储能过程。

在实例二中，图2给出了该系统的一个实现方式。空气压缩机、A侧汽液混合容器形成了高压气系统的实现方式之一；A侧汽液混合容器、B侧气-水混合容器形成了气-液系统的实现方式之一；第一液阀31、第二液阀32、第二气阀22、第三气阀23、第五气阀25、第一气阀21、第三液阀33、第四液阀34、第四气阀24、第六气阀26、第五液阀35以及不同设备间的管路形成了通道切换系统的实现方式之一；特殊水轮机及其发电机形成了液力发电机组的实现方式之一；特殊水轮机及其发电机的调速系统、励磁系统、监控系统、保护系统、气压控制系统等辅助控制系统系统形成了控制系统的具体实现方式之一；开口水银池A、高密度介质高压储气容器、水银泵形成了压力稳定系统的具体实现方式之一；发电液体使用水作为工作介质，维持A侧汽液混合容器内压力稳定的高密度介质为水银，两种不同介质之间相互隔离。

所述发电液流补偿系统为低压气液混合子系统、高压气液混合子系统的汽液混合容器之间的水泵，且水泵扬程至少为1m，且低压高密度介质蓄液容器与高密度介质高压储气容器之间设置有高密度介质泵。

在发电结束后，B侧汽液混合容器的水流依靠水泵抽取到A侧汽液混合容器中；在图2中的水泵为低扬程、大流量水泵，主要用于快速补充水流，不是储能阶段电能消耗的主力，且电能消耗的主力是水银泵；

该系统的一种运行方式描述如下：

初始状态下，开口水银池A充满高密度介质水银，辅助水银池内仅保留用于淹没管道口的少量液体。

初始建压阶段，利用富裕的电能带动电动机，第一气阀21打开，在空气压缩机的作用下将常压空气转化为高压空气，第二气阀22、第三气阀23、第五气阀25打开，高压空气存储于高密度介质高压储气容器、A侧汽液混合容器内。

发电阶段，第三液阀33、第四液阀34、第五气阀25、第一液阀31打开第四气阀24关闭；A侧汽液混合容器高压空气膨胀，第三液阀33、第四液阀34打开，推动水轮机旋转，将高压空气能转化为电能；当A侧汽液混合容器内压力下降时开口水银池A的液位下降，将高密度介质的水银补充到高密度介质高压储气容器内，使得水银池B、A侧汽液混合容器14内的空气总体积维持不变，从而实现压力维持不变。将B侧汽液混合容器17直接通过排气阀连接大气(图中未画出来)。待到A侧汽液混合容器内的液位下降到最低值、高密度介质高压储气容器内的液位上升到最大值时，发电阶段结束。

储能阶段一种运行方式是，第五液阀35、第五气阀25、第二液阀32、第四气阀24打开，利用水泵将内水流抽到A侧汽液混合容器内，实现快速水流补充，与此同时使用水银泵将水银从高密度介质高压储气容器内抽到开口水银池内，使得从水银池B中流出水银容积等于流入A侧汽液混合容器14内的水流体积，使得水银泵19、水泵18均工作于额定工况；待高密度介质高压储气容器内水银下降到最低液位、A侧汽液混合容器内水流上升到最高液位，完成储能过程。

在实例三中，图3给出了该系统的一个实现方式。图3与图2的唯一区别在于液压稳定系统在储能阶段恢复高密度介质水银时不再使用水银泵，而是通过管道和阀门直接将高密度介质高压储气容器与开口水银池A相连接。初始建压、发电过程与图2类似不再赘述；储能阶段一种运行方式是第五液阀35、第五气阀25、第二液阀32打开，利用水泵将B侧汽液混合容器内水流抽到带有剩余压力的A侧汽液混合容器内，提高了高密度介质高压储气容器、A侧汽液混合容器内的气压值，当气压值略高于开口水银池A与高密度介质高压储气容器的高程差时，可以依靠压差将水银压回到开口水银池内；待高密度介质高压储气容器内水银下降到最低液位、A侧汽液混合容器内水流上升到最高液位，完成储能过程。

所述发电液流补偿系统为低压气液混合子系统、高压气液混合子系统的汽液混合容器之间的水泵，且水泵扬程至少为100m。

在发电结束后，B侧汽液混合容器的水流依靠水泵抽取以及辅助气体容器内的压力共同作用，流入到A侧汽液混合容器中；选择设备成本低，市场选择灵活性更大的高扬程水泵，用于储能，在储能阶段电能消耗主力高扬程水泵，利用水泵抽水压缩空气，间接将高密度介质从高密度高压储气容器压入低压高密度介质蓄液容器中，实现储能。

在所有实例中，发电时A侧压力高、B侧压力低；储能初始时段时B侧压力高、A侧压力低；所述高密度介质高压储气容器13为水银池B。

低压高密度介质蓄液容器与高密度介质高压储气容器存在一定的高程差，低压高密度介质蓄液容器中高密度介质液柱高程所产生的压力与高密度介质高压储气容器内压力相等；

B侧辅助气体容器体积是B侧汽液混合容器体积的1～40倍；水银池B容积\压力与A侧汽液混合容器容积\压力满足pB*VB＝pA*VA的关系。pB为水银池B的压力，VB为水银池B的体积；pA为A侧汽液混合容器的压力，VA为A侧汽液混合容器的体积。

最后应说明的是，以上实施仅用以对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的实施案例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种利用高密度介质维持压力恒定的发电系统，其特征在于，包括高压气系统、气液混合系统、液力发电机组、通道切换系统、控制系统、发电液流补偿系统以及高密度介质循环稳定系统，高压气系统、气液混合系统、液力发电机组、高密度介质循环稳定系统通过通道切换系统连接，并由控制系统控制；

所述高压气系统包括N₁组并列的高压气子系统，N₁≥1；

每组高压气子系统包括依次对应连接的空气压缩装置和高密度介质高压储气容器，且所述空气压缩装置用于提高高密度介质高压储气容器的初始运行压力，以及补充高密度介质高压储气容器运行过程中漏气损失的压力；

所述气液混合系统至少包括1组高压气液混合子系统和1组低压气液混合子系统，且低压气液混合子系统中的汽液混合容器设置有压力调节阀；

所述高密度介质循环稳定系统包括低压高密度介质蓄液容器，以及与高密度介质高压储气容器的进液口和出液口相连的液阀，且所述低压高密度介质蓄液容器设置于高密度介质高压储气容器的上方；

所述空气压缩装置的进口连通外部的常压空气，出口连通对应高密度介质高压储气容器进气口、高压气液混合子系统的进气口，高密度介质高压储气容器的出液口经过液阀连接低压高密度介质蓄液容器的进液口，高压气液混合子系统的出液口经液力发电机组与低压气液混合子系统进液口相连，低压气液混合子系统出液口经过发电液流补偿系统与高压气液混合子系统相连，各部件之间通过液阀或气阀控制通断；

高压气液混合子系统与低压气液混合子系统之间设置有气阀，高密度介质高压储气容器与高压气液混合子系统之间设置有气阀，低压气液混合子系统中的汽液混合容器的体积不小于高压气液混合子系统汽液混合容器的体积；

发电时，通过实时监测高压气液混合子系统的汽液混合容器与设定压力值间的压力差，采用压力闭环控制策略，调节高密度介质注入高密度介质高压储气容器的流量，维持高压气液混合子系统的汽液混合容器的压力恒定；

储能时，利用所述发电液流补偿系统将低压气液混合子系统的汽液混合容器中的液流入至高压气液混合子系统的汽液混合容器中，同时，调节高密度介质从高密度介质高压储气容器流入低压高密度介质蓄液容器，使得高密度介质高压储气容器和高压气液混合子系统的汽液混合容器的压力维持恒定。

2.根据权利要求1所述的一种利用高密度介质维持压力恒定的发电系统，其特征在于，所述发电液流补偿系统为设置在低压气液混合子系统一侧的辅助气体容器，所述辅助气体容器与低压气液混合子系统、高压气液混合子系统的汽液混合容器之间设置有气阀。

3.根据权利要求1所述的一种利用高密度介质维持压力恒定的发电系统，其特征在于，所述发电液流补偿系统为低压气液混合子系统、高压气液混合子系统的汽液混合容器之间的泵，且泵扬程至少为100m。

4.根据权利要求2所述的一种利用高密度介质维持压力恒定的发电系统，其特征在于，所述发电液流补偿系统为低压气液混合子系统、高压气液混合子系统的汽液混合容器之间的泵，且泵扬程至少为1m，且低压高密度介质蓄液容器与高密度介质高压储气容器之间设置有高密度介质泵。

5.根据权利要求2所述的一种利用高密度介质维持压力恒定的发电系统，其特征在于，所述高密度介质高压储气容器的出液口与低压高密度介质蓄液容器的进液口之间依次设置有辅助高密度介质池和高密度介质泵。

6.根据权利要求1所述的一种利用高密度介质维持压力恒定的发电系统，其特征在于，所述高密度介质为海水、钻井液、含泥沙液体、水银、液态金属中的任意一种，且高密度介质的密度为1000kg/m³～8000000kg/m³。

7.根据权利要求1所述的一种基于压力恒定的发电系统，其特征在于，所述高密度介质高压储气容器、气液混合系统中的汽液混合容器采用地下坑井、地下洞穴、废弃矿井、开发的盐井/矿井、含水层洞穴、地面储气装置或水下储气容器中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的一种利用高密度介质维持压力恒定的发电系统，其特征在于，所述液力发电机组的水轮机具有低比转速100m·kW～200m·kW和超低比转速10m·kW～100m·kW，所述水轮机为冲击式水轮机、工业透平或液力透平。

9.根据权利要求6所述的一种利用高密度介质维持压力恒定的发电系统，其特征在于，所述水轮机进口角度在100°～150°范围，出口角度在10°～40°范围。

10.根据权利要求1所述的一种利用高密度介质维持压力恒定的发电系统，其特征在于，所述气液混合系统中的汽液混合容器内气体压力不低于2MPa。

11.根据权利要求1所述的一种利用高密度介质维持压力恒定的发电系统，其特征在于，所述液力发电机组包括水轮机、水轮发电机，所述水轮机发电机为同步发电机、双馈发电机或永磁发电机。

12.根据权利要求1所述的一种利用高密度介质维持压力恒定的发电系统，其特征在于，所述控制系统包括液力发电机组中水轮机和水轮发电机的调速系统，励磁系统，监控系统，保护系统以及气压控制系统。

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