CN113958440B - 一种水气双工质储能方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水气双工质储能方法及系统，气液共存舱的内部设置有用于隔绝热传递的绝热装置，气液共存舱的气体和液体入口分别与气体缓存舱和蓄水池连接用于储能；气液共存舱的液体出口与蓄水池连接用于释能；气液共存舱的气体出口经气液分离器分两路，一路与气体缓存舱的入口连接，另一路与蓄水池连接，用于气液分离和气体循环利用。本发明从根本上破解了现有储能系统储能容器在释能过程中由于气体温度降低导致系统做功能力不足的缺陷，并且解决了储能容器气体储量不足的问题，同时可灵活调整系统的做功能力。

Description

一种水气双工质储能方法及系统

技术领域

本发明属于电能存储技术领域，具体涉及一种水气双工质储能方法及系统。

背景技术

提升新能源电力供应比例已成为世界各国的共识，然而新能源资源与新能源发电功率存在瞬时强耦合关系。由于新能源固有的波动性和不确定性等特点，必然导致新能源发电供应量与电网用户侧的需求量无法完全匹配，进而引发严峻的“弃风/光”问题，具体表现为严峻的新能源消纳难题。

储能技术作为电力系统的一种过渡技术，可以有效缓解我国电网中电力负荷的波动，同时有效解决新能源发电过程中因波动性和间歇性所带来的并网难题，对推动能源绿色转型、保障能源安全、促进能源高质量发展具有重要意义。

目前，适用于大规模电能储存的只有抽水蓄能技术和压缩空气储能技术，但这两种储能技术均依赖于特殊地理环境，因此限制了上述两种储能技术在我国的广泛应用。为此，传统抽水压缩气体储能技术将抽水蓄能技术和压缩气体空气储能技术结合，试图从原理上解决上述两种储能技术存在的技术缺陷，但该系统在运行过程中仍存在下述问题：

(1)在释能过程中，随着储能容器内气体压力不断降低，其内部存储的高压气体温度迅速降低，导致储能过程中储存于储能容器中的压力势能无法完全释放，不仅降低了系统在释能过程中输出的电量，而且降低了系统的能量利用率；

(2)在系统的实际运行过程中，储能容器在检修或正常运行过程中易出现气体泄漏问题，导致储能容器面临内部气体储量不足的缺陷，因此系统在释能过程中的发电量无法满足设计需求，或储能容器虽密封性较好，但无法满足极端情况下用电负荷侧的电能需求激增，降低了系统的灵活运行特性。上述缺陷导致抽水压缩气体储能系统在商业应用推广中受到了极大限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种水气双工质储能方法及系统，通过在储能过程中将中压气体压缩至高温高压状态绝热存储，以及在释能结束后引射补气，从根本上破解了现有储能系统储能容器在释能过程中由于气体温度降低导致系统做功能力不足的缺陷，并且解决了储能容器气体储量不足的问题，同时可灵活调整系统的做功能力。

本发明采用以下技术方案：

一种水气双工质储能系统，包括气液共存舱，气液共存舱的内部设置有用于隔绝热传递的绝热装置，气液共存舱的气体和液体入口分别与气体缓存舱和蓄水池连接用于储能；气液共存舱的液体出口与蓄水池连接用于释能；气液共存舱的气体出口经气液分离器分两路，一路与气体缓存舱的入口连接，另一路与蓄水池连接，用于气液分离和气体循环利用。

具体的，绝热装置包括主浮球，主浮球的上部设置有绝热板，绝热板与主浮球之间设置有浮板，主浮球的下部设置有多个浮柱。

进一步的，主浮球表面均布大小不一的辅助浮球。

更进一步的，辅助浮球的直径沿主浮球表面从上至下逐渐增大。

更进一步的，主浮球、辅助浮球和浮柱均为空心结构，且主浮球与辅助浮球和浮柱之间均连通设置。

进一步的，浮柱在主浮球下部呈中心对称布置。

具体的，气体缓存舱的出口经增压机与气液共存舱的气体入口连接，用于将气体缓存舱内的中压气体加压至高温高压后储存于气液共存舱内。

具体的，气液分离器的气体出口经第一三通阀分两路，一路经节流阀与第二三通阀的第一入口连接；另一路经引射器与第二三通阀的第二入口连接，引射器连接大气环境，第二三通阀的出口与气体缓存舱的入口连接；当系统内气体容量满足储能要求时，气液分离器分离出的气体流经节流阀进入气体缓存舱；当系统内气体容量不能满足储能要求，或为提升系统整体做功能力时，气液分离器分离出的气体进入引射器，同时大气环境的气体被引射器吸入，混合后进入气体缓存舱。

具体的，蓄水池依次经过滤器和水泵与气液共存舱的液体入口连接，气液共存舱的液体出口经水轮机与蓄水池连接。

本发明的另一技术方案是，一种水气双工质储能系统的储能方法，包括以下步骤：

储能阶段，气液共存舱经气液分离器与气体缓存舱的连接管路，以及气液共存舱液体出口经水轮机与蓄水池之间的连接管路关闭；气体缓存舱经增压机与气液共存舱的连接管路，以及蓄水池经水泵与气液共存舱的液体入口之间的连接管路打开；利用新能源电能或富余电能驱动增压机和水泵工作，气体缓存舱中的中压气体经增压机压缩至高温高压状态后，进入气液共存舱中储存，随后蓄水池中的水经过滤器过滤，由水泵加压后进入气液共存舱中储存，利用气液共存舱内设置的绝热装置降低高压气体的热量耗散；

释能阶段，气液共存舱液体出口经水轮机与蓄水池之间的连接管路打开；气体缓存舱经增压机与气液共存舱的连接管路，以及蓄水池经水泵与气液共存舱的液体入口之间的连接管路关闭；气液共存舱中的高压高温气体通过绝热装置推动水进入水轮机，驱动水轮机做功输出电能；

释能阶段结束后，气液共存舱经气液分离器与气体缓存舱的连接管路打开，气液共存舱中的气体进入气液分离器，经过分离的液体进入蓄水池中存储，分离的气体进入气体缓存舱中储存；当系统中气体量及系统做功能力满足要求时，分离后的气体经节流阀减压后流入气体缓存舱中储存；

当需要向系统中补充气体，或提升系统整体做功能力时，分离后的气体进入引射器，大气环境的气体被引射器吸入，两股气体混合后进入气体缓存舱储存。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种水气双工质储能系统，气液共存舱的内部设置有用于隔绝热传递的绝热装置，气液共存舱的气体和液体入口分别与气体缓存舱和蓄水池连接用于储能；气液共存仓的液体出口与蓄水池连接用于释能；气液共存舱的气体出口经气液分离器分两路，一路与气体缓存舱入口连接，另一路与蓄水池连接，用于气液分离和气体循环利用。将压缩空气储能与抽水蓄能相结合，在避免了特殊地理环境对抽水蓄能的限制以及提高了压缩空气储能响应速度的同时，可使气液共存舱中储存的气体压力能完全释放，有效解决了现有抽水压缩空气储能系统的储能容器在释能过程中由于气体温度降低导致系统做功能力不足的缺陷，提高系统的电量输出及能量利用率；

进一步的，绝热装置包括主浮球，主浮球的上部设置有绝热板，绝热板与主浮球之间设置有浮板，主浮球的下部设置有多个浮柱。绝热装置将气体与水绝热隔离，实现气体与水的无接触绝热存储；绝热板可降低高压气体的热量耗散，浮板、主浮球及浮柱可提升储能容器在储释能运行过程中液相界面的运行稳定性，保证水力设备的高效、安全、稳定运行。

进一步的，主浮球表面均布大小不一的辅助浮球，用于增大绝热装置排开水的体积从而增大其所受浮力，提高装置的稳定性。

进一步的，辅助浮球的直径沿主浮球表面从上至下逐渐增大，使主浮球表面尽可能多地布置辅助浮球，进一步提高装置的稳定性。

进一步的，主浮球、辅助浮球和浮均为空心结构，且主浮球与辅助浮球和浮柱之间均连通设置，可增加绝热装置中填充气体的量，一方面可增大装置所受的浮力以提高稳定性，另一方面通过低导热系数的气体进一步隔绝气体与水之间的传热。

进一步的，浮柱在主浮球下部呈中心对称布置，可使绝热装置稳定下降至气液共存舱底部或从底部稳定上升。

进一步的，气体缓存舱的出口依次经第一开关阀、增压机和第二开关阀与气液共存舱的气体入口连接，用于将气体缓存舱内的中压气体加压至高温高压后存于气液共存舱内，提高了系统的储能密度。

进一步的，气液分离器的气体出口经第一三通阀分两路，一路经节流阀与第二三通阀的第一入口连接；另一路经引射器第一入口与第二三通阀的第二入口连接，引射器第二入口连通大气环境，第二三通阀的出口经第四开关阀与气体缓存舱的入口连接；当系统内气体容量满足储能要求时，气液分离器分离出的气体流经节流阀进入气体缓存舱；当系统内气体容量不能满足储能要求，或为提升系统整体做功能力时，气液分离器分离出的气体进入引射器，同时大气环境的气体被引射器吸入，两股气体混合后进入气体缓存舱。相比于传统抽水压缩空气储能技术，该过程可减少气体从气液共存舱直接排放至环境引起的压力损失，进而降低系统在储能过程中消耗的压缩功，提升系统的能量利用率；此外，可随时通过引射器向系统补充气体，不仅可提升系统的储能密度，而且可实现系统做功能力的灵活调节。

进一步的，蓄水池依次经过滤器、第五开关阀、水泵和第六开关阀与气液共存舱的液体入口连接，气液共存舱的液体出口依次经第七开关阀、水轮机和第八开关阀与蓄水池连接。在储能阶段，主要采用增压机压缩气体进行储能，在增压机工作结束后，水泵将蓄水池中的水加压送入气液共存舱中，进行辅助储能；在释能阶段，高压高温气体通过绝热装置推动水进入水轮机，驱动水轮机做功输出电能，提高系统的响应速度。

一种水气双工质储能系统的储能方法，储能阶段，气液共存舱经气液分离器与气体缓存舱的连接管路，以及气液共存舱液体出口经水轮机与蓄水池之间的连接管路关闭；气体缓存舱经增压机与气液共存舱的连接管路，以及蓄水池经水泵与气液共存舱的液体入口之间的连接管路打开；利用新能源电能或富余电能驱动增压机和水泵工作，气体缓存舱中的中压气体经增压机压缩至高温高压状态后，进入气液共存舱中储存，随后蓄水池中的水经过滤器过滤，由水泵加压后进入气液共存舱中储存，利用气液共存舱内设置的绝热装置降低高压气体的热量耗散；释能阶段，气液共存舱液体出口经水轮机与蓄水池之间的连接管路打开；气体缓存舱经增压机与气液共存舱的连接管路，以及蓄水池经水泵与气液共存舱的液体入口之间的连接管路关闭；气液共存舱中的高压高温气体通过绝热装置推动水进入水轮机，驱动水轮机做功输出电能；释能过程结束后，气液共存舱经气液分离器与气体缓存舱的连接管路打开，气液共存舱中的气体进入气液分离器，经过分离后的液体进入蓄水池中存储，分离后的气体进入气体缓存舱中储存；当系统中气体量及系统做功能力满足要求时，分离后的气体经节流阀减压后流入气体缓存舱中储存；当需要向系统中补充气体，或提升系统整体做功能力时，分离后的气体进入引射器，同时大气环境的气体被引射器吸入，两股气体混合后进入气体缓存舱储存。

综上所述，本发明采用增压机将气体缓存舱的中压气体压缩至高温高压状态存储于气液共存舱中以提高系统的储能密度，随后驱动水泵将蓄水池中的水加压后存储于气液共存舱中进行辅助储能；在释能阶段，气液共存舱中的高压高温气体通过绝热装置推动水进入水轮机做功输出电能，有效解决了现有抽水压缩空气储能系统的储能容器在释能过程中由于气体温度降低导致系统做功能力不足的缺陷，提高了系统在释能过程中的电量输出及能量利用率，同时提高了系统的响应速度。气液共存舱中的绝热装置可实现气液无接触绝热存储，降低了绝热型气液共存舱中高压气体的热量耗散，同时提升了系统运行过程中液相界面的运行稳定性，保证水力设备的高效、安全、稳定运行。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明一种水气双工质储能系统整体结构图；

图2为本发明一种水气双工质储能系统中绝热装置的示意图。

其中：1.气体缓存舱；2.增压机；3.气液共存舱；4.绝热装置；5.气液分离器；6.第一三通阀；7.第二三通阀；8.节流阀；9.引射器；10.蓄水池；11.过滤器；12.水泵；13.水轮机；14.第一开关阀；15.第二开关阀；16.第三开关阀；17.第四开关阀；18.第五开关阀；19.第六开关阀；20.第七开关阀；21.第八开关阀；41.绝热板；42.浮板；43.主浮球；44.辅助浮球；45.浮柱。

具体实施方式

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

本发明提供了一种水气双工质储能方法，在储能阶段利用新能源或富余电能驱动增压机将中压气体压缩至高温高压状态存储于气液共存舱中，随后驱动水泵将蓄水池中的水加压后存储于气液共存舱中；在释能阶段，气液共存舱中的高压高温气体通过绝热装置推动水进入水轮机做功输出电能，有效解决了现有抽水压缩空气储能系统的储能容器在释能过程中由于气体温度降低导致系统做功能力不足的缺陷，提高了系统在释能过程中的电量输出及能量利用率。其中，绝热装置可实现气液无接触绝热存储，降低了气液共存舱中高压气体的热量耗散，同时提升了系统运行过程中液相界面的运行稳定性，保证水力设备的高效、安全、稳定运行。

请参阅图1，本发明一种水气双工质储能系统，包括气体缓存舱1、增压机2、气液共存舱3、绝热装置4、气液分离器5、第一三通阀6、第二三通阀7、节流阀8、引射器9、蓄水池10、过滤器11、水泵12、水轮机13和开关阀。

气体缓存舱1的出口依次经第一开关阀14、增压机2和第二开关阀15后与气液共存舱3的气体入口连接，蓄水池10依次经滤器11、第五开关阀18、水泵12和第六开关阀19与气液共存舱3的液体入口连接，用于储能；气液共存舱3的液体出口依次经第七开关阀20、水轮机13和第八开关阀21与蓄水池10连接，用于释能；气液共存舱3的气体出口经第三开关阀16与气液分离器5的入口连接，气液分离器5的液体出口与蓄水池10连接，气液分离器5的气体出口与第一三通阀6的入口连接，第一三通阀6的第一出口与节流阀8的入口连接，节流阀8的出口与第二三通阀7第一入口相连接；第一三通阀6第二出口与引射器9的第一入口相连接，引射器9的第二入口连接大气环境，引射器9的出口与第二三通阀7的第二入口相连接，第二三通阀7的出口经第四开关阀17与气体缓存舱1的入口连接，用于分离和气体循环利用。

请参阅图2，气液共存舱3中设置有绝热装置4，绝热装置4将气体与水绝热隔离，实现气体与水的无接触绝热存储，绝热装置4包括绝热板41、浮板42、主浮球43、辅助浮球44和浮柱45。

绝热板41与浮板42紧密连接，浮板42与半球型结构的主浮球43上表面紧密连接，主浮球43表面均布大小不一的辅助浮球44，辅助浮球44的直径由上到下逐渐增大，主浮球43下部布置有多个浮柱45，浮柱45在主浮球43下部呈中心对称布置。

其中，绝热板41用于隔绝气体与水之间的热传递；浮板42用于支撑绝热板漂浮；主浮球43、辅助浮球44、浮柱45为空心结构，且主浮球43与辅助浮球44及浮柱45相连通，其中充满一定压力的气体，一方面支撑绝热板41漂浮，另一方面通过低导热系数的气体进一步隔绝气体与水之间的传热。

具体的，本发明通过将增压机2出口的高温高压气体储存于气液共存舱3，提升系统的储能能力，以及气液共存舱3在释能过程中的发电量，从根本上破解现有储能系统储能容器在释能过程中由于气体温度降低导致系统做功能力不足的缺陷。

具体的，本发明使用的气液分离器5用于分离气液共存舱3气体出口中夹带的液态水，分离出的液态水直接返回至蓄水池10。

优选的，当系统内气体容量满足储能要求时，气液分离器5分离出的气体流经节流阀8进入气体缓存舱1；当系统内气体容量不能满足储能要求，或为了提升系统整体做功能力时，气液分离器5分离出的气体进入引射器9的第一入口，同时大气环境的气体由引射器9的第二入口被吸入，两股气体混合后进入气体缓存舱1，完成系统的补气过程。

优选的，气体缓存舱1设有压力表和温度计，气液共存舱3设有压力表、温度计及液位计，蓄水池10设有液位计。

优选的，气体缓存舱1与气液共存舱3与外界环境绝热。

本发明一种水气双工质储能方法，具体工作过程如下：

在储能阶段，第三开关阀16、第四开关阀17、第七开关阀20、第八开关阀21关闭，第一开关阀14、第二开关阀15、第五开关阀18、第六开关阀19打开；利用新能源或富余电能驱动增压机2和水泵12工作，首先气体缓存舱中1的中压气体经增压机2压缩至高温高压状态，高温高压的气体进入气液共存舱3中储存；随后蓄水池10中的水经过滤器11过滤，由水泵12加压后进入气液共存舱3中储存；由于在气液共存舱3中设置了绝热装置4，可以降低其中高压气体的热量耗散，同时提升气液共存舱3在工作运行过程中液相界面的运行稳定性，保证水力设备的高效、安全、稳定运行；

在释能阶段，第七开关阀20、第八开关阀21打开，第一开关阀14、第二开关阀15、第五开关阀18、第六开关阀19关闭；气液共存舱3中的高压高温气体通过绝热装置4推动水进入水轮机13，驱动水轮机13做功输出电能；高温状态可使气体的压力释能完全释放，有效解决了现有抽水压缩空气储能系统的储能容器在释能过程中由于空气温度降低导致系统做功能力不足的缺陷，提高了系统在释能过程中的电量输出及能量利用率；释能过程结束后，第三开关阀16、第四开关阀17打开，气液共存舱3中的气体进入气液分离器5，经过分离后的液体进入蓄水池10中存储，分离后的气体经节流阀8或引射器9进入气体缓存舱1中储存。

优选的，在释能结束后，气液共存舱3流出的气体经过气液分离器5分离出液体后，可采用两种实施方式进入气体缓存舱1：

实施方式一，第一三通阀6的入口和第一出口打开，第一三通阀6的第二出口关闭，第二三通阀7的出口和第一入口打开，第二三通阀7的第二入口关闭，气体经节流阀8减压后流入气体缓存舱1中储存；

实施方式二，当需要向系统中补充气体，或为了提升系统整体做功能力，第一三通阀6的入口和第二出口打开，第一三通阀6的第一出口关闭，第二三通阀7的出口和第二入口打开，第二三通阀7的第一入口关闭，气体进入引射器9的第一入口，同时大气环境的气体由引射器9的第二入口被吸入，两股气体混合后进入气体缓存舱1。

在气体缓存舱内置压力3MPa，气液共存舱内置压力4MPa的设置工况下，本发明的循环效率为64.89％。

综上所述，本发明一种水气双工质储能方法及系统，在储能阶段利用新能源或富余电能驱动增压机将中压气体压缩至高温高压状态存储于气液共存舱中，随后驱动水泵将蓄水池中的水加压后存储于气液共存舱中；在释能阶段，气液共存舱中的高压高温气体通过绝热装置推动水进入水轮机做功输出电能，有效解决了现有抽水压缩空气储能系统的储能容器在释能过程中由于气体温度降低导致系统做功能力不足的缺陷，提高了系统在释能过程中的电量输出及能量利用率。其中，绝热装置可实现气液无接触绝热存储，降低了气液共存舱中高压气体的热量耗散，同时提升了系统运行过程中液相界面的运行稳定性，保证水力设备的高效、安全、稳定运行。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种水气双工质储能系统，其特征在于，包括气液共存舱(3)，气液共存舱(3)的内部设置有用于隔绝热传递的绝热装置(4)，气液共存舱(3)的气体和液体入口分别与气体缓存舱(1)和蓄水池(10)连接用于储能；气液共存舱(3)的液体出口与蓄水池(10)连接用于释能；气液共存舱(3)的气体出口经气液分离器(5)分两路，一路与气体缓存舱(1)的入口连接，另一路与蓄水池(10)连接，用于气液分离和气体循环利用，气体缓存舱(1)的出口经增压机(2)与气液共存舱(3)的气体入口连接，用于将气体缓存舱(1)内的中压气体加压至高温高压后储存于气液共存舱(3)内。

2.根据权利要求1所述的水气双工质储能系统，其特征在于，绝热装置(4)包括主浮球(43)，主浮球(43)的上部设置有绝热板(41)，绝热板(41)与主浮球(43)之间设置有浮板(42)，主浮球(43)的下部设置有多个浮柱(45)。

3.根据权利要求2所述的水气双工质储能系统，其特征在于，主浮球(43)表面均布大小不一的辅助浮球(44)。

4.根据权利要求3所述的水气双工质储能系统，其特征在于，辅助浮球(44)的直径沿主浮球(43)表面从上至下逐渐增大。

5.根据权利要求3所述的水气双工质储能系统，其特征在于，主浮球(43)、辅助浮球(44)和浮柱(45)均为空心结构，且主浮球(43)与辅助浮球(44)和浮柱(45)之间均连通设置。

6.根据权利要求2所述的水气双工质储能系统，其特征在于，浮柱(45)在主浮球(43)下部呈中心对称布置。

7.根据权利要求1所述的水气双工质储能系统，其特征在于，气液分离器(5)的气体出口经第一三通阀(6)分两路，一路经节流阀(8)与第二三通阀(7)的第一入口连接；另一路经引射器(9)与第二三通阀(7)的第二入口连接，引射器(9)连接大气环境，第二三通阀(7)的出口与气体缓存舱(1)的入口连接；当系统内气体容量满足储能要求时，气液分离器(5)分离出的气体流经节流阀(8)进入气体缓存舱(1)；当系统内气体容量不能满足储能要求，或为提升系统整体做功能力时，气液分离器(5)分离出的气体进入引射器(9)，同时大气环境的气体被引射器(9)吸入，混合后进入气体缓存舱(1)。

8.根据权利要求1所述的水气双工质储能系统，其特征在于，蓄水池(10)依次经过滤器(11)和水泵(12)与气液共存舱(3)的液体入口连接，气液共存舱(3)的液体出口经水轮机(13)与蓄水池(10)连接。

9.权利要求1所述的水气双工质储能系统的储能方法，其特征在于，包括以下步骤：

储能阶段，气液共存舱经气液分离器与气体缓存舱的连接管路，以及气液共存舱液体出口经水轮机与蓄水池之间的连接管路关闭；气体缓存舱经增压机与气液共存舱的连接管路，以及蓄水池经水泵与气液共存舱的液体入口之间的连接管路打开；利用新能源电能或富余电能驱动增压机和水泵工作，气体缓存舱中的中压气体经增压机压缩至高温高压状态后，进入气液共存舱中储存，随后蓄水池中的水经过滤器过滤，由水泵加压后进入气液共存舱中储存，利用气液共存舱内设置的绝热装置降低高压气体的热量耗散；

释能阶段，气液共存舱液体出口经水轮机与蓄水池之间的连接管路打开；气体缓存舱经增压机与气液共存舱的连接管路，以及蓄水池经水泵与气液共存舱的液体入口之间的连接管路关闭；气液共存舱中的高压高温气体通过绝热装置推动水进入水轮机，驱动水轮机做功输出电能；

释能阶段结束后，气液共存舱经气液分离器与气体缓存舱的连接管路打开，气液共存舱中的气体进入气液分离器，经过分离的液体进入蓄水池中存储，分离的气体进入气体缓存舱中储存；当系统中气体量及系统做功能力满足要求时，分离后的气体经节流阀减压后流入气体缓存舱中储存；

当需要向系统中补充气体，或提升系统整体做功能力时，分离后的气体进入引射器，大气环境的气体被引射器吸入，两股气体混合后进入气体缓存舱储存。

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