CN112952871A - 具备一次调频能力的等温压缩空气储能系统及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具备一次调频能力的等温压缩空气储能系统及其运行方法，系统包括高压储气腔、冲击式水轮机、同步发电机以及至少两个工作单元，工作单元相互并联，工作单元顶端连通高压储气腔和冲击式水轮机尾水管道，其底端通过管道连通冲击式水轮机进水口；工作单元中包括两个压缩罐，两个压缩罐并联的顶端出口作为工作单元的顶端，两个压缩罐的底端两条管路，第一条管路用于并联两个压缩罐并作为工作单元的底端，第二条管路连通两个压缩罐，第二条管路上设置水泵系统；冲击式水轮机中采用开度可调的喷嘴；能够长时间的定功率输出，通过多个独立工作单元的移相叠加，达到整体输出功率平稳的目的，喷嘴开度调节时间短，节流损失小。

Description

具备一次调频能力的等温压缩空气储能系统及其运行方法

技术领域

本发明涉及物理储能领域，具体为一种具备一次调频能力的等温压缩空气储能系统及其运行方法。

背景技术

近年来风电和光电规模发展迅速，但是风力资源和光资源在短时间的波动较大，再加上配合电网调频调负荷的需求，新能源的并网使得电网面临的变负荷和一次调频要求更高，由此催生出对储能的需求。目前成熟的大规模储能技术有压缩空气储能，抽水蓄能和电化学储能。抽水蓄能对地质条件有较高的要求；电化学储能全生命周期内污染较为严重，无功功率需要额外的设施提供，并且不能增加系统的转动惯量；压缩空气储能对地理条件的限制小同时污染也较为可控，且利用同步发电机的特性可以单独调节有功功率和无功功率，通过设计可以提高其响应速度，具备一次调频能力可以提高电网的稳定性和系统转动惯量，是目前适宜推广的大规模储能之一。

目前，世界上的已经成功投入商业运营的压缩空气储能电站只有两个：11978年，在德国的亨托夫Huntorf诞生第一台商业运行的压缩空气储能机组。21991年5月第二座电站在美国阿拉巴马州麦金托夫市Mcintosh投入运行。但是现有的商业运行的压缩空气储能电站采用补燃的形式，热量利用存在不合理之处，导致整个系统效率低而且补燃会带来系统运行成本的升高以及对环境的污染。

在传统压缩空气储能电站的基础上，后人提出了无补燃的压缩空气储能的技术。现有的初步的双罐压缩空气储能系统利用双罐循环，来达到压缩储能和膨胀释能的连续过程，但是在压缩最后阶段和膨胀的初始阶段，由于压比变化迅速，带来的温升较为明显，通过热量的耗散带来了额外的能量损失。

一次调频，是指电网的频率一旦偏离额定值时，电网中机组的控制系统就自动地控制机组有功功率的增减，限制电网频率变化，使电网频率维持稳定的自动控制过程。一次调频要求的反应时间短，能够快速对频率变化做出响应。随着新能源电站规模的扩大，新能源发电量在电网中的占比逐渐升高，但现阶段风力发电机组多采用双馈异步发电机组，能量利用率高但是系统转动惯量小，一次调频能力弱；太阳能电站采用交流逆变器的形式将直流电转变为交流电并入电网，系统几乎无转动惯量，不能参与一次调频。但是各新能源电站在并网时要具备一定比例的一次调频能力，目前较为常用的一次调频手段为飞轮储能，但系统维护复杂，储能密度低，成本高。为此，本发明提出了一种具备一次调频能力的等温压缩空气储能系统。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种具备一次调频能力的等温压缩空气储能系统，能减少储能和释能过程带来的能量损失，提高储能系统效率，提出一种带有喷淋功能的等温压缩空气储能系统。能够实时为新能源电站提供无功功率，由于持续接入电网，省去调整并网阶段，能够快速提供有功功率，配合新能源发电站提供一次调频能力。

本发明是通过以下技术方案来实现：一种具备一次调频能力的等温压缩空气储能系统，包括高压储气腔、冲击式水轮机、同步发电机、变压器以及N个工作单元，N≥2，工作单元相互并联，工作单元顶端的气路连通高压储气腔，工作单元顶端的水路连通冲击式水轮机尾水管道，工作单元的底端通过管道连通冲击式水轮机进水口；工作单元中包括两个压缩罐，两个压缩罐并联的顶端出口作为工作单元的顶端，两个压缩罐的底端两条管路，其中，第一条管路用于并联两个压缩罐并作为工作单元的底端，第二条管路连通两个压缩罐，第二条管路上设置水泵系统；冲击式水轮机中采用开度可调的喷嘴；冲击式水轮机出口的尾水槽高度高于第一压缩罐的最高点；冲击式水轮机通过变速箱与同步发电机相连接，发电机的输出端通过变压器接入电网。

压缩罐的外壁面喷涂聚脲。

包括第一工作单元，其余工作单元的压缩罐，截止阀，水泵系统以及管路的连接方式与第一工作单元的连接方式相同；

第一工作单元中：第一压缩罐和第二压缩罐并联，第一压缩罐底端和第二压缩罐底端设置两条管路，其中第一条管路连通冲击式水轮机进水口，第二条管路连通第一压缩罐底端和第二压缩罐底端，所述第二条管路上设置有一个第一水泵系统，第一压缩罐的顶端出口设置第一三通阀，第二压缩罐的顶端出口设置第二三通阀，第一压缩罐和第二压缩罐的顶端在第一三通阀的两个出口和第二三通阀的两个出口连通，分别组成水路和气路；第一压缩罐的底端出口设置第二截止阀，第二压缩罐的底端出口设置第二截止阀，第一压缩罐和第二压缩罐的底端在第一截止阀的出口和第二截止阀的出口连通；第一水泵系统的两端分别设置第三截止阀和第四截止阀。

压缩罐内顶部设置分散装置，分散装置的外形呈圆锥状，分散装置包括一圆锥侧壁，圆锥侧壁上开有通孔；分散装置圆锥轴截面的底角角度为α，10°＜α＜45°。

所述通孔为圆形，圆形通孔的半径RL和压缩罐的半径RS的对应关系为：0.005RS<RL<0.05RS。

冲击式水轮机内设置2N个工作喷嘴和2个常开喷嘴，其中工作喷嘴的直径大于常开喷嘴的直径，N为工作单元数量；工作喷嘴和常开喷嘴按中心对称的形式分布在转轮的周向，两个中心对称的工作喷嘴为一组共享一个冲击式水轮机的进水口，2个常开喷嘴关于中心对称；常开喷嘴的进水口与其中一个工作喷嘴的进水口相连。

同步发电机的极对数P≥3。

基于本发明所述等温压缩空气储能系统的运行方法，包括储能阶段和释能阶段，

储能阶段：空气从压缩罐上的进排气阀进入压缩罐内，水泵系统推动水流压缩空气，当空气被压缩到存储压力后，高压空气储存到高压储气腔内；

在释能阶段，高压空气从高压储气腔进入压缩罐，推动压缩罐内的水流从冲击式水轮机喷嘴流出，之后关闭高压储气腔和压缩罐之间的通路，由压缩罐内的高压空气自由膨胀后从进排气阀排出；

单个工作单元的工作周期为T，通过调节喷嘴开度，使得单个工作单元的水流输出功率在一个周期的前1/N维持连续上升的输出功率，一个周期剩余的时间内维持连续下降的输出功率，从第一个工作单元到第N个工作单元，输出功率的趋势和周期完全相同，但达到最大输出功率的时间点依次延迟1/N个周期，在N组输出叠加之后达到整体输出功率维持稳定的过程。

额定工况下，通过变速箱和发电机极对数的配合，水轮机的转轮转速不高于每秒钟5转。

同步发电机能作同步补偿机用，在完成并网后长期与电网接通，由常开喷嘴维持其转动，持续向电网提供无功功率；

当电网负荷发生波动，引起电网频率波动时，冲击式水轮机转速变化：当转速低于额定转速时，表示电网频率低于50HZ时，电网需要有功功率的输入，此时打开工作喷嘴，工作水流推动水轮机做功，同步发电机组快速向电网提供有功功率；

当转速高于额定转速时，表示电网频率高于50HZ，电网有功功率盈余，此时同步发电机可继续提供无功功率，同时迅速启动水泵系统，通过压缩空气将电网盈余的有功功率进行存储。

与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：

本发明的具备一次调频能力的近等温压缩空气储能系统相较于传统的双罐压缩空气储能系统运行时，能够长时间的定功率输出，传统的双罐压缩空气储能系统在运行过程中由于压缩罐内的高压空气在膨胀过程中压力逐渐降低导致水流的做功能力也会逐渐降低，使得整个系统的输出功率总是有很长一段持续下降的区间，很难长时间维持在一个稳定的功率运行，本发明所设计的系统，通过喷嘴调节阀适度的调整每个周期内前一阶段的输出，通过多个独立工作单元的移相叠加，达到整体输出功率平稳的目的，喷嘴开度调节时间短，节流损失小。

简单的双罐压缩空气储能系统，压缩罐内高压空气的温度控制仅仅依靠空气与水面和压缩罐壁面的换热来实现，温度控制能力有限。本发明的具备一次调频能力的近等温压缩空气储能系统，在压缩罐内设有分散装置，从压缩罐顶端开口进入的水柱通过分散装置后，被分散破碎成液滴，液滴与压缩罐内空气的接触面积巨大，换热效果要显著好于仅依靠液面和壁面换热的简单双罐压缩空气储能系统；能够帮助控制压缩罐内的高压气体的温度变化，提升系统效率。

本发明的具备一次调频能力的近等温压缩空气储能系统运行时，水轮机的工作喷嘴和常开喷嘴单独控制开闭。在没有释能需求时，工作喷嘴关闭，常开喷嘴打开；通过常开喷嘴提供小流量的水流，平衡冲击式水轮机和同步发电机内部的机械损失，维持冲击式水轮机的持续转动。此时，同步发电机仍旧与电网相连，但不输出有功功率，仅满足电网无功功率调节的需求；在有释能的需求时，工作喷嘴迅速打开，常开喷嘴逐渐关闭。工作喷嘴提供大流量的水流，冲击叶轮做功，此时同步式发电机同时输出有功功率和无功功率，满足电网有功功率和无功功率的需求。通过常开喷嘴和工作喷嘴的设计，既能满足在没有释能需求时，新能源发电时的无功功率需求，又能满足在有释能需求的情况下，快速启动，快速并网输出有功功率的能力，由于同步发电机始终与电网相连，因此不存在调节并网这一阶段，在电网内功率波动而导致频率波动时，能够迅速打开工作喷嘴，迅速的提供有功功率，帮助稳定频率，满足电网的一次调频需求。对于新能源发电站，尤其是光伏发电站自身的无功功率输出能力有限，且一次调频能力较差，本发明所设计的系统与新能源发电站，尤其是光伏发电站，配合使用，能够补足新能源电站一次调频，无功功率输出和储能三方面的需求。

附图说明

图1为本发明一种具备一次调频能力的近等温压缩空气储能系统的示意图，示意图基于并列工作单元数量为2个的情况。

图2为本发明实例中所述的压缩罐内的分散装置的结构图。

图3为本发明实例中所述的冲击式水轮机内部的喷嘴布置示意图，图中展示基于并列工作单元数量为3个的情况。

图4为本发明实例中所述的工作单元输出功率的示意图和整体输出功率的示意图，图中的展示基于并列工作单元数量为3个的情况。

附图中，1为第一工作单元，11为第一压缩罐，12为第二压缩罐，13为第一水泵系统，14为第一三通阀，15为第二三通阀，16为第一截止阀，17为第二截止阀，18为第三截止阀，19为第四截止阀；2为第二工作单元，21第三压缩罐，22为第四压缩罐，23为第二水泵系统，24为第三三通阀，25为第四三通阀，26为第五截止阀，27为第六截止阀，28为第七截止阀，29为第八截止阀；3为高压储气腔，4为冲击式水轮机，5为同步式发电机，6为变压器，7为电闸，81为第九截止阀，82为第十截止阀，83为第十一截止阀，84为第十二截止阀。

具体实施方式

下面结合具体的实例对本发明做进一步的详细说明：

参考图1，一种具备一次调频能力的等温压缩空气储能系统，包括第一工作单元1和第二工作单元2，高压储气腔3、第一压缩罐11、第二压缩罐12、第三压缩罐21、第四压缩罐22、第一水泵系统13、第二水泵系统23、三通阀、截止阀、连接管道、冲击式水轮机4、同步发电机5、变压器6和电闸7。

第一工作单元1和第二工作单元2并联，第一工作单元1和第二工作单元2的顶端气路通过管道连接高压储气腔3的入口，水路连接冲击式水轮机4的尾水管道，第一工作单元1和第二工作单元2的底端分布通过管道连通冲击式水轮机4的进水口；冲击式水轮机4中设置有常开喷嘴和工作喷嘴，常开喷嘴用于维持冲击式水轮机4转动提供无功功率，工作喷嘴用于提供有功功率。

第一工作单元中：第一压缩罐11和第二压缩罐12并联，第一压缩罐11底端和第二压缩罐12底端设置两条管路，其中第一条管路连通冲击式水轮机4进水口，第二条管路连通第一压缩罐11底端和第二压缩罐12底端，所述第二条管路上设置有一个第一水泵系统13，第一水泵系统13的两端分别设置第三截止阀18和第四截止阀19，第一压缩罐11的顶端出口设置第一三通阀14，第二压缩罐12的顶端出口设置第二三通阀15，第一压缩罐11和第二压缩罐12的顶端在第一三通阀14的两个出口和第二三通阀15的两个出口连通，分别组成水路和气路；第一压缩罐11的底端出口设置第一截止阀16，第二压缩罐12的底端出口设置第二截止阀17，第一压缩罐11和第二压缩罐12的底端在第一截止阀16的出口和第二截止阀17的出口连通，如图1所示。

第二工作单元中：第三压缩罐21和第四压缩罐22并联，第三压缩罐21底端和第四压缩罐22底端设置两条支路，其中第一条支路连通冲击式水轮机4进水口，第二条支路连通第三压缩罐21底端和第四压缩罐22底端，所述第二支路路上设置有一个第二水泵系统23，第二水泵系统23的两端分别设置第七截止阀28和第八截止阀29；第三压缩罐21的顶端出口设置第四三通阀24，第四压缩罐22的顶端出口设置第四三通阀25，第三压缩罐21和第四压缩罐22的顶端在第四三通阀24的两个出口和第四三通阀25的两个出口连通，分别组成水路和气路；第三压缩罐21的底端出口设置第五截止阀26，第四压缩罐22的底端出口设置第六截止阀27，第三压缩罐21和第四压缩罐22的底端在第五截止阀26的出口和第六截止阀27的出口连通，如图1所示。

第一工作单元1的顶端气路连通高压储气腔3，水路连通冲击式水轮机4的尾水管道，第一工作单元1顶端和第二工作单元2顶端水路至冲击式水轮机4的尾水管道上设置第十一截止阀83，第一工作单元1的底端和第二工作单元2的底端连接冲击式水轮机4的进水口，第一工作单元1的底端至冲击式水轮机4的进水口管路上设置第十截止阀82，第二工作单元2底端至冲击式水轮机4的进水口管路上设置第十二截止阀84。

作为一种实施方式，本发明所述系统包括N个并联的工作单元，N为并联工作单元的数量，N≥2，所述工作单元与第一工作单元的组成、结构以及连接关系相同。

参考图1和图2，本发明第一压缩罐11、第二压缩罐12、第三压缩罐21和第四压缩罐22采用同样的压缩罐，所述压缩罐内顶部设置有一个分散装置，将水柱分散破碎成水滴，扩大水和空气的接触面积，强化换热，达到控制工作过程空气温度的目的，分散装置外形呈圆锥状，没有下底面，为预设厚度的圆锥侧壁，圆锥侧壁上开有圆形通孔；分散装置圆锥轴截面的底角角度为α，10°＜α＜45°。圆形通孔的半径RL和压缩罐的半径RS的对应关系为：0.005RS<RL<0.05RS。分散装置上圆锥轴截面底角的设定和通孔半径的设定是为了达到更好的分散效果，控制分散出的液滴的半径，同时又不会对水的流动带来过大的阻力，也不会影响正常流动；可选的，相邻两个截面圆上的通孔间隔布置。

作为可选的实施例，圆锥侧壁上的通孔还可以采用椭圆形或矩形。

所述分散装置还可以采用喷淋管，喷淋管均匀地分布在压缩罐内的截面上，喷淋管的进水口连通压缩罐顶端进水口。

第一工作单元内压缩罐11的顶端和底端分别设有开口与管道相连。第一压缩罐11底端引出的管道与连通第二压缩罐12底端，连接管道通过三通分成两条管路，其中一条管路上设置第一水泵系统13，第一水泵系统13的两端分别设置第三截止阀18和第四截止阀19；另一条管路上设置第一截止阀16、三通、第二截止阀17，三通设置在第一截止阀16和第二截止阀17之间，三通经管道连接冲击式水轮机4，所述三通至冲击式水轮机4进水口的管道上设置第十截止阀82。第一压缩罐11和第二压缩罐12的顶端连通，第一压缩罐11顶端的出口处设置第一三通阀14，第二压缩罐12顶端的出口处设置第二三通阀15，第一三通阀14和第二三通阀15的两个出口互相连通组成水路和气路，第一工作单元和第二工作单元并联，气路和水路再分别连通高压储气腔3和冲击式水轮机4，高压储气腔3的入口处设置第九截止阀81，第一工作单元1顶端和第二工作单元2顶端至冲击式水轮机4的尾水管道上设置第十一截止阀83，第一工作单元1底端至冲击式水轮机4进水口的管路上设置第十截止阀82，第二工作单元2底端至冲击式水轮机4进水口的管路上设置第十二截止阀84。

参考图3，冲击式水轮机内包含2N个工作喷嘴和2个常开喷嘴，其中工作喷嘴的直径大于常开喷嘴的直径，N为工作单元数量；以3个工作单元并列工作为例，冲击式水轮机内设置8个喷嘴；其中6个工作喷嘴为第一工作喷嘴42，第二工作喷嘴43、第三工作喷嘴44、第四工作喷嘴46、第五工作喷嘴47以及第六工作喷嘴48，两个常开喷嘴为第一常开喷嘴41和第二常开喷嘴45。工作喷嘴和常开喷嘴按中心对称分布在转轮的周向，且两个中心对称的喷嘴为一组共享一个进水口，即第一常开喷嘴41与第二常开喷嘴45为一组，按中心对称分布，且共享一个进水口；第一工作喷嘴42与第四工作喷嘴46为一组，按中心对称分布，且共享一个进水口，整个冲击式水轮机内部设置6个工作喷嘴，两两组成3组，冲击式水轮机设有3个独立的进水口，2个常开喷嘴为一组，进水口可以与任一工作喷嘴组相连。

冲击式水轮机4出口的尾水槽高度高于第一压缩罐11的最高点，所述尾水槽内的水可以靠高位差流入第一压缩罐11内，保证冲击式水轮机的转轮工作在接近或略低于大气压的空气中，保证转轮与尾水液面的安全距离。

参考图4，冲击式水轮机内工作喷嘴和常开喷嘴的开度可调节。单个工作单元的工作周期为T，在不加干预的情况下，一个工作单元的输出功率在一个周期内会存在一个先稳定最大输出功率，之后输出功率持续下降的过程。在本发明设计的系统中通过喷嘴开度的调节，使得单个工作单元的水流输出功率在一个周期的前1/N维持连续上升的输出功率，一个周期剩余的时间内维持连续下降的输出功率。从第1个工作单元到第N个工作单元，输出功率的趋势和周期完全相同，但达到最大输出功率的时间点依次延迟1/N个周期，在N组输出叠加之后可以达到一个整体输出功率维持稳定的过程。

冲击式水轮机通过变速箱与同步发电机相连接，同步发电机的极对数P≥3。在额定情况下，通过变速箱和发电机极对数的配合，本发明所述冲击式水轮机的转轮转速不高于每秒钟5转。

在压缩罐的外壁面喷涂聚脲，利用聚脲材料的特性提高压缩罐的抗腐蚀性；同时利用聚脲的高伸缩性有助于避免压缩罐发生的爆炸或破裂。

本发明采用空压机将空气压缩至压缩罐中，空压机的电能输入端连接

基于上述的系统，基本工作方式分为两个阶段：即储能和释能阶段。

在储能阶段，空气从压缩罐上的进排气阀进入压缩罐内，水泵系统推动水流压缩空气，当空气被压缩到存储压力后，高压空气储存到高压储气腔内；

在释能阶段，高压空气从高压储气腔内进入压缩罐，推动压缩罐内的水流从冲击式水轮机喷嘴流出，之后关闭高压储气腔和压缩罐之间的管道，由压缩罐内的高压空气自由膨胀到接近大气压后从进排气阀排出。但是系统的释能阶段较为特殊，分为维持转动和输出功率两种工作状态；初始时刻第一压缩罐11内充满水，第二压缩罐12内为常压的空气。开始释能时，高压储气腔3内部的高压空气经节流阀81，第一三通阀14进入压缩罐11，推动第一压缩罐11内部的水流经节流阀16，节流阀82进入冲击式水轮机4内冲击转轮做功。尾水经节流阀83，第二三通阀15进入第二压缩罐12内，第二压缩罐12内的常压空气从排气阀排出。这个过程水从压缩罐11进入压缩罐12。当压缩罐12内充满水后，调节阀门状态，使高压储气腔3内的高压空气推动第二压缩罐12内的水，流经冲击式水轮机，进入压缩罐11内，依次往复，完成释能过程。

在系统建设完成后，打开常开喷嘴，推动冲击式水轮机转动，调节水轮发电机组输出，合上电闸完成并网。之后，通过发电机做同步补偿机用，由常开喷嘴维持其转动，系统持续向电网提供无功功率，此时系统处于维持转动状态的状态。

当电网负荷发生波动，引起电网频率波动时，冲击式水轮机组的转速的改变：当转速低于额定转速时，表示电网频率低于50Hz时，电网需要有功功率的输入，此时打开工作喷嘴，大流量的工作水流推动水轮机做功，此时系统处于输出功率的状态，省去了调整并网这一阶段，反应时间更快；当转速高于额定转速时，表示电网频率高于50Hz，电网有功功率盈余，此时同步发电机可继续提供无功功率，同时迅速启动水泵系统，还可将电网盈余的有功功率进行存储。

Claims (10)

1.一种具备一次调频能力的等温压缩空气储能系统，其特征在于，包括高压储气腔(3)、冲击式水轮机(4)、同步发电机(5)、变压器(6)以及N个工作单元，N≥2，工作单元相互并联，工作单元顶端的气路连通高压储气腔(3)，工作单元顶端的水路连通冲击式水轮机(4)尾水管道，工作单元的底端通过管道连通冲击式水轮机(4)进水口；工作单元中包括两个压缩罐，两个压缩罐并联的顶端出口作为工作单元的顶端，两个压缩罐的底端两条管路，其中，第一条管路用于并联两个压缩罐并作为工作单元的底端，第二条管路连通两个压缩罐，第二条管路上设置水泵系统；冲击式水轮机(4)中采用开度可调的喷嘴；冲击式水轮机(4)出口的尾水槽高度高于第一压缩罐(11)的最高点；冲击式水轮机通过变速箱与同步发电机相连接，发电机的输出端通过变压器接入电网。

2.根据权利要求1所述的等温压缩空气储能系统，其特征在于，压缩罐的外壁面喷涂聚脲。

3.根据权利要求1所述的等温压缩空气储能系统，其特征在于，包括第一工作单元，其余工作单元的压缩罐，截止阀，水泵系统以及管路的连接方式与第一工作单元的连接方式相同；

第一工作单元中：第一压缩罐(11)和第二压缩罐(12)并联，第一压缩罐(11)底端和第二压缩罐(12)底端设置两条管路，其中第一条管路连通冲击式水轮机(4)进水口，第二条管路连通第一压缩罐(11)底端和第二压缩罐(12)底端，所述第二条管路上设置有一个第一水泵系统(13)，第一压缩罐(11)的顶端出口设置第一三通阀(14)，第二压缩罐(12)的顶端出口设置第二三通阀(15)，第一压缩罐(11)和第二压缩罐(12)的顶端在第一三通阀(14)的两个出口和第二三通阀(15)的两个出口连通，分别组成水路和气路；第一压缩罐(11)的底端出口设置第二截止阀(16)，第二压缩罐(12)的底端出口设置第二截止阀(17)，第一压缩罐(11)和第二压缩罐(12)的底端在第一截止阀(16)的出口和第二截止阀(17)的出口连通；第一水泵系统(13)的两端分别设置第三截止阀(18)和第四截止阀(19)。

4.根据权利要求1所述的等温压缩空气储能系统，其特征在于，压缩罐内顶部设置分散装置，分散装置的外形呈圆锥状，分散装置包括一圆锥侧壁，圆锥侧壁上开有通孔；分散装置圆锥轴截面的底角角度为α，10°＜α＜45°。

5.根据权利要求4所述的等温压缩空气储能系统，其特征在于，所述通孔为圆形，圆形通孔的半径RL和压缩罐的半径RS的对应关系为：0.005RS<RL<0.05RS。

6.根据权利要求1所述的等温压缩空气储能系统，其特征在于，冲击式水轮机(4)内设置2N个工作喷嘴和2个常开喷嘴，其中工作喷嘴的直径大于常开喷嘴的直径，N为工作单元数量；工作喷嘴和常开喷嘴按中心对称的形式分布在转轮的周向，两个中心对称的工作喷嘴为一组共享一个冲击式水轮机(4)的进水口，2个常开喷嘴关于中心对称；常开喷嘴的进水口与其中一个工作喷嘴的进水口相连。

7.根据权利要求1所述的等温压缩空气储能系统，其特征在于，同步发电机的极对数P≥3。

8.权利要求1-7中任一项所述等温压缩空气储能系统的运行方法，其特征在于，包括储能阶段和释能阶段，

储能阶段：空气从压缩罐上的进排气阀进入压缩罐内，水泵系统推动水流压缩空气，当空气被压缩到存储压力后，高压空气储存到高压储气腔内；

在释能阶段，高压空气从高压储气腔(3)进入压缩罐，推动压缩罐内的水流从冲击式水轮机喷嘴流出，之后关闭高压储气腔(3)和压缩罐之间的通路，由压缩罐内的高压空气自由膨胀后从进排气阀排出；

单个工作单元的工作周期为T，通过调节喷嘴开度，使得单个工作单元的水流输出功率在一个周期的前1/N维持连续上升的输出功率，一个周期剩余的时间内维持连续下降的输出功率，从第一个工作单元到第N个工作单元，输出功率的趋势和周期完全相同，但达到最大输出功率的时间点依次延迟1/N个周期，在N组输出叠加之后达到整体输出功率维持稳定的过程。

9.根据权利要求8所述的运行方法，其特征在于，额定工况下，通过变速箱和发电机极对数的配合，水轮机的转轮转速不高于每秒钟5转。

10.根据权利要求8所述的运行方法，其特征在于，同步发电机能作同步补偿机用，在完成并网后长期与电网接通，由常开喷嘴维持其转动，持续向电网提供无功功率；

当电网负荷发生波动，引起电网频率波动时，冲击式水轮机(4)转速变化：当转速低于额定转速时，表示电网频率低于50HZ时，电网需要有功功率的输入，此时打开工作喷嘴，工作水流推动水轮机做功，同步发电机组快速向电网提供有功功率；

当转速高于额定转速时，表示电网频率高于50HZ，电网有功功率盈余，此时同步发电机可继续提供无功功率，同时迅速启动水泵系统，通过压缩空气将电网盈余的有功功率进行存储。

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