CN112648166B - 分布式压缩空气储能系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供一种分布式压缩空气储能系统和方法，涉及储能技术领域。分布式压缩空气储能系统中的单级压缩机、单级换热器和梯压储气单元依次连通、且组成循环回路，单级压缩机用于将空气压缩后注入储气罐，并通过接力增压的方式、按顺序依次增加每个储气罐中的空气压力，直到每个储气罐中空气达到储气终压，在此过程中由储热罐吸收并存储压缩热；梯压储气单元、单级换热器和单级透平机依次连通、且组成循环回路，梯压储气单元中的储气罐按照空气压力从大到小的顺序释放高压空气，并由储热罐释放压缩热加热高压空气至高温状态后再注入单级透平机做功，并将透平后的空气注入到相对低压的储气罐内。该系统能够大幅减少占地面积并降低投资成本。

Description

分布式压缩空气储能系统和方法
技术领域
本发明涉及储能技术领域，具体而言，涉及一种分布式压缩空气储能系统和方法。
背景技术
随着能源供应、能源需求的多元化发展，综合能源系统将是未来能源利用的重要载体。储能技术系提高可再生能源电力系统运行稳定性，促进多种能源融合与交互转变的重要技术手段。通过在综合能源系统中配置储能系统可以有效平抑可再生能源输出功率的波动，提高可再生能源渗透率和综合能源利用率。
压缩空气储能作为一种清洁物理储能技术具有“零碳排”、“长寿命”、“多能联储联供”等优势。可作为综合能源系统中的能源路由器，解决可再生能源的不稳定性、调整电网峰谷、促进多能协同管理与高效利用的有效手段。然而，当前压缩空气储能技术均以大容量开发为主，受大规模储气库的地理限制以及单一的功能设计，导致了现有大型压缩空气储能系统不具备多地域灵活布置，多场景灵活应用的特征，严重制约了压缩空气储能技术在综合能源系统领域的广泛应用。
发明内容
本发明的目的包括提供一种分布式压缩空气储能系统和方法，其能够大幅减少占地面积和投资成本。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明提供一种分布式压缩空气储能系统，系统包括单级压缩机、单级换热器、储热罐、梯压储气单元和单级透平机，其中，梯压储气单元包括多个储气罐，储热罐包括蓄冷区和蓄热区，蓄冷区与蓄热区之间设置有隔热活塞；
单级压缩机、单级换热器和梯压储气单元依次连通、且组成循环回路，单级压缩机用于将空气压缩后注入储气罐，并通过接力增压的方式、按顺序依次增加每个储气罐中的空气压力，直到每个储气罐中空气达到储气终压；
梯压储气单元、单级换热器和单级透平机依次连通、且组成循环回路，梯压储气单元中的储气罐按照空气压力从大到小的顺序向单级透平机的入口供气，空气由单级透平机透平做功后注入到多个储气罐中相对低压的储气罐内或排入大气；
储热罐与单级换热器连通、且组成循环回路，在单级压缩机注入空气至储气罐的过程中，蓄冷区的换热介质经过单级换热器吸收压缩热后存储于蓄热区，隔热活塞向蓄冷区一侧移动，在储气罐向单级透平机供气的过程中，蓄热区的换热介质经过单级换热器释放压缩热后存储于蓄冷区，隔热活塞向蓄热区一侧移动。
在可选的实施方式中，多个储气罐包括第一储气罐、第二储气罐和第三储气罐，第一储气罐、第二储气罐和第三储气罐按照各自储气终压的大小由小到大依次排列。
在可选的实施方式中，第一储气罐、第二储气罐和第三储气罐分别都与单级换热器和单级压缩机依次连通、且组成循环回路，单级压缩机用于将空气压缩并分别注入第一储气罐、第二储气罐和第三储气罐。
在可选的实施方式中，第一储气罐、单级压缩机、单级换热器和第二储气罐依次连通，单级压缩机用于将第一储气罐的空气压缩后注入第二储气罐；
第一储气罐、单级压缩机、单级换热器和第三储气罐依次连通，单级压缩机用于将第一储气罐的空气压缩后注入第三储气罐；
第二储气罐、单级压缩机、单级换热器和第三储气罐依次连通，单级压缩机用于将第二储气罐的空气压缩后注入第三储气罐。
在可选的实施方式中，第一储气罐、第二储气罐和第三储气罐分别都与单级换热器、单级透平机依次连通，单级透平机与第一储气罐、第二储气罐连通；单级透平机利用第三储气罐的空气透平做功，并将透平后的空气注入到第一储气罐、第二储气罐或排入大气；单级透平机利用第二储气罐的空气透平做功，并将透平后的空气注入到第一储气罐或排入大气；单级透平机利用第一储气罐的空气透平做功，并将透平后的空气排入大气。
在可选的实施方式中，系统还包括开关单元，开关单元连接在单级换热器与梯压储气单元之间，开关单元包括第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门和旁通管道，第一阀门、第二阀门和单级换热器依次连通、并组成循环回路，第三阀门、第四阀门和梯压储气单元依次连通、并组成循环回路，旁通管道的一端连通在第一阀门与第二阀门之间，旁通管道的另一端连通在第三阀门与第四阀门之间。
在可选的实施方式中，储气罐的第一入口均与第三阀门连通，储气罐的第一出口均与第四阀门连通。
第二方面，本发明提供一种分布式压缩空气储能方法，方法采用前述实施方式的分布式压缩空气储能系统，方法包括：
储能控制，控制单级压缩机将空气压缩后注入储气罐，并通过接力增压的方式、按顺序依次增加每个储气罐中的空气压力，直到每个储气罐中空气达到储气终压，控制蓄冷区的换热介质经过单级换热器吸收压缩热后存储于蓄热区，使得隔热活塞向蓄冷区一侧移动；
释能控制，控制梯压储气单元中的储气罐按照空气压力从大到小的顺序向单级透平机的入口供气，空气由单级透平机透平做功后注入到多个储气罐中相对低压的储气罐内，控制蓄热区的换热介质经过单级换热器释放压缩热后存储于蓄冷区，使得隔热活塞向蓄热区一侧移动。
在可选的实施方式中，多个储气罐包括第一储气罐、第二储气罐和第三储气罐，第一储气罐、第二储气罐和第三储气罐按照各自储气终压的大小由小到大依次排列，储能控制包括：
控制单级压缩机将环境空气压缩后注入第一储气罐、第二储气罐或第三储罐；
控制单级压缩机将第一储气罐的空气压缩后注入第二储气罐或第三储罐；
控制单级压缩机将第二储气罐的空气压缩后注入第三储气罐。
在可选的实施方式中，释能控制包括：
控制单级透平机利用第三储气罐的空气透平做功，并将透平后的空气注入到第一储气罐、第二储气罐或排入大气；
控制单级透平机利用第二储气罐的空气透平做功，并将透平后的空气注入到第一储气罐或排入大气；
控制单级透平机利用第一储气罐的空气透平做功，并将透平后的空气排入大气。
本发明实施例提供的分布式压缩空气储能系统和方法的有益效果包括：
1.通过单级压缩机实现多级接力压缩的效果，通过单级透平机实现多级接力透平的效果，从而大幅降低压缩机、透平机占地面积，减少投资成本；
2.通过压缩环节、透平环节共用单级换热器、共用储热罐，可大幅减少换热系统和蓄热系统占地面积，减少投资成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的分布式压缩空气储能系统的组成示意图；
图2为环境空气注入第一储气罐的原理图；
图3为第一储气罐的空气注入第二储气罐的原理图；
图4为单级透平机利用第三储气罐的高压空气做功的原理图。
图标：1-分布式压缩空气储能系统；2-电动机；3-单级压缩机；4-单级换热器；5-储热罐；6-蓄热区；7-蓄冷区；8-隔热活塞；9-梯压储气单元；10-第一储气罐；11-第二储气罐；12-第三储气罐；13-开关单元；14-第一阀门；15-第二阀门；16-第三阀门；17-第四阀门；18-旁通管道；19-单级透平机；20-发电机；21-第五阀门；22-第六阀门；23-第七阀门；24-第八阀门；25-第九阀门；26-第十阀门；27-第十一阀门；28-第十二阀门；29-第十三阀门；30-第十四阀门；31-第十五阀门；32-第十六阀门；33-第十七阀门；34-第十八阀门。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
请参考图1，本实施例提供了一种分布式压缩空气储能系统1(以下简称：“系统”)，系统包括电动机2、单级压缩机3、单级换热器4、储热罐5、梯压储气单元9、开关单元13、单级透平机19和发电机20。
其中，电动机2与单级压缩机3传动连接，电动机2用于驱动单级压缩机3。单级透平机19与发电机20连接，单级透平机19用于驱动发电机20。
梯压储气单元9包括多个储气罐，本实施例中，储气罐的数量选择为三个，对应的，三个储气罐包括第一储气罐10、第二储气罐11和第三储气罐12，第一储气罐10、第二储气罐11和第三储气罐12按照各自储气终压的大小由小到大依次排列。储热罐5包括蓄冷区7和蓄热区6，蓄冷区7与蓄热区6之间设置有隔热活塞8。储热罐5与单级换热器4连通、且组成循环回路。
单级压缩机3用于将空气压缩后注入储气罐，具体的，第一储气罐10、第二储气罐11和第三储气罐12分别都与单级换热器4和单级压缩机3依次连通、且组成循环回路，单级压缩机3用于将空气压缩后分别注入第一储气罐10、第二储气罐11和第三储气罐12。
单级压缩机3通过接力增压的方式、按顺序依次增加每个储气罐中的空气压力，直到每个储气罐中空气达到储气终压，具体的，第一储气罐10、单级压缩机3、单级换热器4和第二储气罐11依次连通，单级压缩机3用于将第一储气罐10的空气压缩后注入第二储气罐11或第三储气罐12。第二储气罐11、单级压缩机3、单级换热器4和第三储气罐12依次连通，单级压缩机3用于将第二储气罐11的空气压缩后注入第三储气罐12。在单级压缩机3注入空气至储气罐的过程中，蓄冷区7的换热介质经过单级换热器4吸收压缩热后存储于蓄热区6，使得隔热活塞8向蓄冷区7一侧移动。
梯压储气单元9中的储气罐按照空气压力从大到小的顺序向单级透平机19的入口供气，空气由单级透平机19透平做功后注入到多个储气罐中相对低压的储气罐内或排入大气，这里相对低压的储气罐是指相对于供气的储气罐压力较小的其它储气罐。具体的，第一储气罐10、第二储气罐11和第三储气罐12分别都与单级换热器4、单级透平机19依次连通，单级透平机19与第一储气罐10、第二储气罐11连通；单级透平机19利用第三储气罐12的空气透平做功，并将透平后的空气注入到第一储气罐10、第二储气罐11或排入大气；单级透平机19利用第二储气罐11的空气透平做功，并将透平后的空气注入到第一储气罐10或排入大气；单级透平机19利用第一储气罐10的空气透平做功，并将透平后的空气排入大气。在储气罐向单级透平机19供气的过程中，蓄热区6的换热介质经过单级换热器4释放压缩热后存储于蓄冷区7，使得隔热活塞8向蓄热区6一侧移动。
开关单元13连接在单级换热器4与梯压储气单元9之间，具体的，开关单元13包括第一阀门14、第二阀门15、第三阀门16、第四阀门17和旁通管道18，第一阀门14、第二阀门15和单级换热器4依次连通、并组成循环回路，第三阀门16、第四阀门17和梯压储气单元9依次连通、并组成循环回路，旁通管道18的一端连通在第一阀门14与第二阀门15之间，旁通管道18的另一端连通在第三阀门16与第四阀门17之间。
第一储气罐10、第二储气罐11和第三储气罐12的第一入口均与第三阀门16连通，第一储气罐10、第二储气罐11和第三储气罐12的第一出口均与第四阀门17连通。第一储气罐10和第二储气罐11的第二出口均与单级压缩机3的入口连通，第一储气罐10和第二储气罐11的第二入口均与单级透平机19的出口连通。
系统还包括第五阀门21、第六阀门22、第七阀门23、第八阀门24、第九阀门25、第十阀门26、第十一阀门27、第十二阀门28、第十三阀门29、第十四阀门30、第十五阀门31、第十六阀门32、第十七阀门33和第十八阀门34。其中，第九阀门25、第十阀门26、第十一阀门27、第十二阀门28、第十三阀门29、第十四阀门30、第十五阀门31、第十六阀门32、第十七阀门33和第十八阀门34可以均选用节流阀。
其中，第五阀门21安装在单级压缩机3的入口，第五阀门21用于控制大气进入单级压缩机3。第六阀门22安装在单级压缩机3的出口。第七阀门23安装在单级透平机19的入口。第八阀门24安装在单级透平机19的出口，第八阀门24用于控制透平后的空气排入大气。
第九阀门25和第十阀门26分别安装在第一储气罐10的第一入口和第一出口，第十一阀门27和第十二阀门28分别安装在第一储气罐10的第二出口和第二入口。第十三阀门29和第十四阀门30分别安装在第二储气罐11的第一入口和第一出口，第十五阀门31和第十六阀门32分别安装在第二储气罐11的第二出口和第二入口。第十七阀门33和第十八阀门34分别安装在第三储气罐12的入口和出口。
本实施例还提供一种分布式压缩空气储能方法(以下简称：“方法”)，该方法主要采用上述分布式压缩空气储能系统1，假设环境压力为P0，单级压缩机3的增压比为λ，单级透平机19的膨胀比为β，方法包括以下步骤：
(一)储能控制
主要控制策略：控制单级压缩机3将空气压缩后注入储气罐，并通过接力增压的方式、按顺序依次增加每个储气罐中的空气压力，直到每个储气罐中空气达到储气终压，控制蓄冷区7的换热介质经过单级换热器4吸收压缩热后存储于蓄热区6，使得隔热活塞8向蓄冷区7一侧移动。
步骤1：请参阅图2，图中箭头表示空气的流向。打开第五阀门21、第六阀门22、第二阀门15、第三阀门16和第九阀门25，关闭剩余阀门。
启动单级压缩机3将环境空气压缩后，依次经过第六阀门22、单级换热器4、第二阀门15、第三阀门16、第九阀门25，并最终注入第一储气罐10，直到第一储气罐10内的空气压力达到λP0。
步骤2：打开第五阀门21、第六阀门22、第二阀门15、第三阀门16和第十三阀门29，关闭剩余阀门。
启动单级压缩机3将环境空气压缩后，依次经过第六阀门22、单级换热器4、第二阀门15、第三阀门16、第十三阀门29，并最终注入第二储气罐11，直到第二储气罐11内的空气压力达到λP0。
步骤3：打开第五阀门21、第六阀门22、第二阀门15、第三阀门16和第十七阀门33，关闭剩余阀门。
启动单级压缩机3将环境空气压缩后，依次经过第六阀门22、单级换热器4、第二阀门15、第三阀门16、第十七阀门33，并最终注入第三储气罐12，直到第三储气罐12内的空气压力达到λP0。
步骤4：请参阅图3，打开第十一阀门27、第六阀门22、第二阀门15、第三阀门16和第十三阀门29，关闭剩余阀门。
第一储气罐10内的空气经过第十一阀门27节流后以稳定压力P1(P0<P1<λP0)，进入到单级压缩机3，经单级压缩机3压缩至λP1，并依次经过第六阀门22、单级换热器4、第二阀门15、第三阀门16、第十三阀门29，并最终注入第二储气罐11，直到第二储气罐11内的空气压力达到λP1。在此过程中，若在第二储气罐11还未增压至λP1时，第一储气罐10内的空气压力率先降低至P1，则中止步骤4，开始步骤1，直至将第一储气罐10的压力增压至λP0后，再进行步骤4。
步骤5：打开第十一阀门27、第六阀门22、第二阀门15、第三阀门16和第十七阀门33，关闭剩余阀门。
第一储气罐10内的空气经过第十一阀门27节流后以稳定压力P1(P0<P1<λP0)，进入到单级压缩机3，经单级压缩机3压缩至λP1，并依次经过第六阀门22、单级换热器4、第二阀门15、第三阀门16、第十七阀门33，并最终注入第三储气罐12，直到第三储气罐12内的空气压力达到λP1。在此过程中，若在第三储气罐12还未增压至λP1时，第一储气罐10内的空气压力率先降低至P1，则中止步骤5，开始步骤1，直至将第一储气罐10的压力增压至λP0后，再进行步骤5。
步骤6：打开第十五阀门31、第六阀门22、第二阀门15、第三阀门16和第十七阀门33，关闭剩余阀门。
第二储气罐11内的空气经过第十五阀门31节流后以稳定压力P2(λP0<P2<λP1)，进入到单级压缩机3，经单级压缩机3压缩至λP2，并依次经过第六阀门22、单级换热器4、第二阀门15、第三阀门16、第十七阀门33，并最终注入第三储气罐12，直到第三储气罐12内的空气压力达到λP2。在此过程中，若在第三储气罐12还未增压至λP2时，第二储气罐11内的空气压力率先降低至P2，则中止步骤6，开始步骤4，直至将第二储气罐11的压力增压至λP1后，再进行步骤6。
步骤7：持续步骤4，直到第二储气罐11内空气压力为λP1。
步骤8：持续步骤1，直到第一储气罐10内空气压力为λP0。
步骤9：在空气压缩过程中，储热罐5的蓄冷区7的换热介质经过单级换热器4吸收压缩热后存储于蓄热区6，此过程中，蓄冷区7的换热介质减少，蓄热区6的换热介质增多，使得隔热活塞8向蓄冷区7一侧移动。
(二)释能控制
主要控制策略：控制梯压储气单元9中的储气罐按照空气压力从大到小的顺序向单级透平机19的入口供气，空气由单级透平机19透平做功后注入到多个储气罐中相对低压的储气罐内或排入大气，控制蓄热区6的换热介质经过单级换热器4释放压缩热后存储于蓄冷区7，使得隔热活塞8向蓄热区6一侧移动。
步骤10：请参阅图4，打开第十八阀门34、第四阀门17、第一阀门14和第七阀门23，关闭剩余阀门。
第三储气罐12内的高压空气经过第十八阀门34节流后以稳定压力P3(Pt<P3<λP2，Pt为系统规定的储气罐的最近节流压力)输出，依次经过第四阀门17、第一阀门14、单级换热器4，经过单级换热器4加热后经过第七阀门23，进入到单级透平机19做功。若从单级透平机19透平后的空气压力高于第二储气罐11内部的压力，则打开第十六阀门32，将单级透平机19透平后的空气注入至第二储气罐11。若从单级透平机19透平后的压力低于第二储气罐11内部的压力但高于第一储气罐10内部的压力，则打开第十二阀门28，将单级透平机19透平后的空气注入至第一储气罐10。若从单级透平机19透平后的压力低于第一储气罐10内部的压力，则打开第八阀门24，将单级透平机19透平后的空气排入大气。
步骤11：打开第十四阀门30、第四阀门17、第一阀门14和第七阀门23，关闭剩余阀门。
第二储气罐11内的高压空气经过第十四阀门30节流后以稳定压力P4(Pt<P4<λP1，Pt为系统规定的储气罐的最近节流压力)输出，依次经过第四阀门17、第一阀门14、单级换热器4，经过单级换热器4加热后经过第七阀门23，进入到单级透平机19做功。若从单级透平机19透平后的压力高于第一储气罐10内部的压力，则打开第十二阀门28，将单级透平机19透平后的空气注入至第一储气罐10。若从单级透平机19透平后的压力低于第一储气罐10内部的压力，则打开第八阀门24，将单级透平机19透平后的空气排入大气。
步骤12：打开第十阀门26、第四阀门17、第一阀门14和第七阀门23，关闭剩余阀门。
第一储气罐10内的高压空气经过第十阀门26节流后以稳定压力P5(Pt<P5<λP0，Pt为系统规定的储气罐的最近节流压力)输出，依次经过第四阀门17、第一阀门14、单级换热器4，经过单级换热器4加热后经过第七阀门23，进入到单级透平机19做功后打开第八阀门24，将单级透平机19透平后的空气排入大气。
步骤13：持续步骤10～步骤12直至所有储罐内的空气压力均下降为Pt则释能过程结束。
本实施例提供的分布式压缩空气储能系统1和方法的有益效果包括：
1.通过单级压缩机3实现多级接力压缩的效果，通过单级透平机19实现多级接力透平的效果，从而大幅降低压缩机、透平机占地面积，减少压缩机、透平机的投资成本；
2.通过压缩环节、透平环节共用单级换热器4、共用储热罐5，可大幅减少换热系统和蓄热系统占地面积，减少储热罐、换热器的投资成本。
容易理解的是，本实施例提供的梯压储气单元9中包括三个储气罐，在其它实施例中，梯压储气单元9中可以包括两个、四个，甚至更多的储气罐，其它数量的储气罐的工作方式跟本实施例中的相同，这里不再赘述。当然，梯压储气单元9包括其它数量的储气罐，也应该属于本申请要求保护的范围。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种分布式压缩空气储能系统，其特征在于，所述系统包括单级压缩机(3)、单级换热器(4)、储热罐(5)、梯压储气单元(9)和单级透平机(19)，其中，所述梯压储气单元(9)包括多个储气罐，所述储热罐(5)包括蓄冷区(7)和蓄热区(6)，所述蓄冷区(7)与所述蓄热区(6)之间设置有隔热活塞(8)；
所述单级压缩机(3)、所述单级换热器(4)和所述梯压储气单元(9)依次连通、且组成循环回路，所述单级压缩机(3)用于将空气压缩后注入所述储气罐，并通过接力增压的方式、按顺序依次增加每个所述储气罐中的空气压力，直到每个所述储气罐中空气达到储气终压；
所述梯压储气单元(9)、所述单级换热器(4)和所述单级透平机(19)依次连通、且组成循环回路，所述梯压储气单元(9)中的所述储气罐按照空气压力从大到小的顺序向所述单级透平机(19)的入口供气，空气进入所述单级透平机(19)透平做功后再注入到多个所述储气罐中相对低压的所述储气罐内或排入大气；
所述储热罐(5)与所述单级换热器(4)连通、且组成循环回路，在所述单级压缩机(3)注入空气至所述储气罐的过程中，所述蓄冷区(7)的换热介质经过所述单级换热器(4)吸收压缩热后存储于所述蓄热区(6)，所述隔热活塞(8)向所述蓄冷区(7)一侧移动，在所述储气罐向所述单级透平机(19)供气的过程中，所述蓄热区(6)的换热介质经过所述单级换热器(4)释放压缩热后存储于所述蓄冷区(7)，所述隔热活塞(8)向所述蓄热区(6)一侧移动。
2.根据权利要求1所述的分布式压缩空气储能系统，其特征在于，多个所述储气罐包括第一储气罐(10)、第二储气罐(11)和第三储气罐(12)，所述第一储气罐(10)、所述第二储气罐(11)和所述第三储气罐(12)按照各自储气终压的大小由小到大依次排列。
3.根据权利要求2所述的分布式压缩空气储能系统，其特征在于，所述第一储气罐(10)、所述第二储气罐(11)和所述第三储气罐(12)分别都与所述单级换热器(4)和所述单级压缩机(3)依次连通、且组成循环回路，所述单级压缩机(3)用于将空气压缩并分别注入所述第一储气罐(10)、所述第二储气罐(11)或所述第三储气罐(12)。
4.根据权利要求2所述的分布式压缩空气储能系统，其特征在于，所述第一储气罐(10)、所述单级压缩机(3)、所述单级换热器(4)和所述第二储气罐(11)依次连通，所述单级压缩机(3)用于将所述第一储气罐(10)的空气压缩后注入所述第二储气罐(11)；
所述第一储气罐(10)、所述单级压缩机(3)、所述单级换热器(4)和所述第三储气罐(12)依次连通，所述单级压缩机(3)用于将所述第一储气罐(10)的空气压缩后注入所述第三储气罐(12)；
所述第二储气罐(11)、所述单级压缩机(3)、所述单级换热器(4)和所述第三储气罐(12)依次连通，所述单级压缩机(3)用于将所述第二储气罐(11)的空气压缩后注入所述第三储气罐(12)。
5.根据权利要求2所述的分布式压缩空气储能系统，其特征在于，所述第一储气罐(10)、所述第二储气罐(11)和所述第三储气罐(12)分别都与所述单级换热器(4)、所述单级透平机(19)依次连通，所述单级透平机(19)与所述第一储气罐(10)、所述第二储气罐(11)连通；所述单级透平机(19)利用所述第三储气罐(12)的空气透平做功，并将透平后的空气注入到所述第一储气罐(10)、所述第二储气罐(11)或排入大气；所述单级透平机(19)利用所述第二储气罐(11)的空气透平做功，并将透平后的空气注入到所述第一储气罐(10)或排入大气；所述单级透平机(19)利用所述第一储气罐(10)的空气透平做功，并将透平后的空气排入大气。
6.根据权利要求1所述的分布式压缩空气储能系统，其特征在于，所述系统还包括开关单元(13)，所述开关单元(13)连接在所述单级换热器(4)与所述梯压储气单元(9)之间，所述开关单元(13)包括第一阀门(14)、第二阀门(15)、第三阀门(16)、第四阀门(17)和旁通管道(18)，所述第一阀门(14)、所述第二阀门(15)和所述单级换热器(4)依次连通、并组成循环回路，所述第三阀门(16)、所述第四阀门(17)和所述梯压储气单元(9)依次连通、并组成循环回路，所述旁通管道(18)的一端连通在所述第一阀门(14)与所述第二阀门(15)之间，所述旁通管道(18)的另一端连通在所述第三阀门(16)与所述第四阀门(17)之间。
7.根据权利要求6所述的分布式压缩空气储能系统，其特征在于，所述储气罐的第一入口均与所述第三阀门(16)连通，所述储气罐的第一出口均与所述第四阀门(17)连通。
8.一种分布式压缩空气储能方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1所述的分布式压缩空气储能系统，所述方法包括：
储能控制，控制所述单级压缩机(3)将空气压缩后注入所述储气罐，并通过接力增压的方式、按顺序依次增加每个所述储气罐中的空气压力，直到每个所述储气罐中空气达到储气终压，控制所述蓄冷区(7)的换热介质经过所述单级换热器(4)吸收压缩热后存储于所述蓄热区(6)，使得所述隔热活塞(8)向所述蓄冷区(7)一侧移动；
释能控制，控制所述梯压储气单元(9)中的所述储气罐按照空气压力从大到小的顺序向所述单级透平机(19)的入口供气，空气由所述单级透平机(19)透平做功后注入到多个所述储气罐中相对低压的所述储气罐内或排入大气，控制所述蓄热区(6)的换热介质经过所述单级换热器(4)释放压缩热后存储于所述蓄冷区(7)，使得所述隔热活塞(8)向所述蓄热区(6)一侧移动。
9.根据权利要求8所述的分布式压缩空气储能方法，其特征在于，多个所述储气罐包括第一储气罐(10)、第二储气罐(11)和第三储气罐(12)，所述第一储气罐(10)、所述第二储气罐(11)和所述第三储气罐(12)按照各自储气终压的大小由小到大依次排列，所述储能控制包括：
控制所述单级压缩机(3)将环境空气压缩后注入所述第一储气罐(10)、第二储气罐(11)或所述第三储气罐(12)；
控制所述单级压缩机(3)将所述第一储气罐(10)的空气压缩后注入所述第二储气罐(11)或所述第三储气罐(12)；
控制所述单级压缩机(3)将所述第二储气罐(11)的空气压缩后注入所述第三储气罐(12)。
10.根据权利要求9所述的分布式压缩空气储能方法，其特征在于，所述释能控制包括：
控制所述单级透平机(19)利用所述第三储气罐(12)的空气透平做功，并将透平后的空气注入到所述第一储气罐(10)、所述第二储气罐(11)或排入大气；
控制所述单级透平机(19)利用所述第二储气罐(11)的空气透平做功，并将透平后的空气注入到所述第一储气罐(10)或排入大气；
控制所述单级透平机(19)利用所述第一储气罐(10)的空气透平做功，并将透平后的空气排入大气。
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