CN114530946A - 一种无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统及方法，包括交替式抽水系统、分级压缩储气系统、交替式推水发电系统和综合控制系统。本发明利用交替式抽水系统内的管路变换，实现在两个水气共容罐之间的交替抽水，保障系统连续运行，节省成本与水资源；利用分级压缩储气系统内的储气囊临时存储压缩空气，缩小水气共容罐中压缩空气的压力变化范围，实现水泵扬程固定，实现压缩空气的分级储存；交替式推水发电系统统筹协调储气囊和水气共容罐内的空气压力变化，保持水轮机进水量的稳定，实现水轮机水头固定，保证系统安全与发电的稳定；利用综合控制系统对交替式抽水系统、分级压缩储气系统和交替式推水发电系统进行远程监控与调控。

Description

一种无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统及方法

技术领域

本发明涉及储能和清洁能源利用技术领域，尤其涉及一种无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统及方法。

背景技术

传统压缩空气储能的主要原理可以概括为：在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，将空气高压密封在报废矿井、储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中，并在电网负荷高峰期释放压缩空气推动气轮机发电的储能方式。然而传统压缩空气储能技术不仅需要燃料燃烧以加热气轮机入口处的压缩空气，而且空气自然冷却会浪费压缩热。因此传统压缩空气储能技术也被定义为非绝热压缩空气储能技术，其循环效率约为50％。

随着技术的发展，出现了一种将压缩空气储能跟抽水蓄能相结合的新型液控压缩空气储能技术。这种液控压缩空气储能技术利用水泵抽水压缩空气，再利用压缩空气推动水轮机发电。然而，目前市面上的技术，水泵或水轮机的扬程或水头变幅都在100米以内。而压缩空气需要将空气压力从大气压提高到5MPa，甚至更高的压力。以将空气从0.1MPa压缩到5MPa 为例，这对应了水泵或水轮机的扬程或水头变幅在10米到500米，这在现有技术水平是打不到的。因此需要对液控压缩空气储能技术进行改进，使得满足水泵或水轮机的扬程或水头变幅都在100米以内。

此外，液控压缩空气储能的技术下，存在水气共容罐。在水气共容罐中，水和空气需要不断地交替充满，因此在衔接段中不可避免出现抽水、排水不连续的问题，影响系统的稳定性。这一问题也是液控压缩空气储能系统亟需解决的问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提出一种无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统。

一种无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统，包括交替式抽水系统、分级压缩储气系统、交替式推水发电系统和综合控制系统；

所述交替式抽水系统利用水泵在水气共容罐中交替抽水来实现连续不间断地压缩空气；

所述分级压缩储气系统利用储气囊和储气罐分级储存压缩空气；

所述交替式推水发电系统利用压缩空气在水气共容罐中交替排气从而推动水轮机发电；

所述综合控制系统对交替式抽水系统、分级压缩储气系统和交替式推水发电系统进行远程监控与调控；

所述交替式抽水系统包括：清洁能源连接线、超级电容器、清洁能源稳流电出口线I、电动机、水泵、水泵连接线、水泵抽水管、水泵排水管、三通阀I、水泵抽水支路I、四通阀、三通阀II、水泵排水支路I、水气共容罐I、水气共容罐导水管I、水气共容罐导水管II、水泵抽水支路II、三通阀III、水泵排水支路II、水气共容罐导水管III、水气共容罐II、水气共容罐导水管IV、三通阀IV、带阀门的通气管I、带阀门的通气管II。清洁能源连接线与超级电容器相连，超级电容器通过清洁能源稳流电出口线I和电动机相连，电动机和水泵之间通过水泵连接线相连，水泵分别和水泵抽水管、水泵排水管相连，水泵抽水管、三通阀I、水泵抽水支路I和四通阀顺次相连，四通阀和三通阀II之间通过水泵排水支路I相连，四通阀和水气共容罐I之间通过水气共容罐导水管I相连，水气共容罐I另一端与水气共容罐导水管II 相连，三通阀I、水泵抽水支路II和三通阀III顺次相连，三通阀II和三通阀III之间通过水泵排水支路II相连，三通阀III、水气共容罐导水管III、水气共容罐II、水气共容罐导水管 IV和三通阀IV顺次相连，水气共容罐I通过水气共容罐导水管II和三通阀IV相连。水气共容罐I上连接有带阀门的通气管I，水气共容罐II上连接有带阀门的通气管II。

所述分级压缩储气系统包括：导气管I、三通阀V、导气管II、储气囊导气管I、储气囊、导气管III、压气机、清洁能源稳流电出口线II、储气囊导气管II、三通阀VI、储气罐导气管 I、储气罐导气管II、储气罐I、储气罐II、蓄水罐、蓄水罐回水管、蓄水罐出水管。三通阀V分别与导气管I、导气管II和储气囊导气管I相连，导气管I的另一端与水气共容罐I相连，导气管II的另一端与水气共容罐II相连，储气囊导气管I、储气囊、导气管III和压气机顺次相连，压气机也和清洁能源稳流电出口线II相连，清洁能源稳流电出口线II和超级电容器相连，储气囊、储气囊导气管II和三通阀VI顺次相连，三通阀VI也分别与储气罐导气管I和储气罐导气管II相连，储气罐导气管I和储气罐I相连，储气罐导气管II和储气罐II相连，储气罐I和储气罐II都浸没在蓄水罐中，蓄水罐分别与蓄水罐回水管和蓄水罐出水管相连，蓄水罐出水管和四通阀相连。

所述交替式推水发电系统包括导水管、三通阀VII、水轮机入水管I、水轮机入水管II、水轮机I、水轮机出水管I、电磁感应线I、发电机I、供电线I、水轮机II、水轮机出水管II、电磁感应线II、发电机II、供电线II和三通阀VIII。导水管与三通阀IV相连，三通阀VII分别与导水管、水轮机入水管I和水轮机入水管II相连，水轮机I分别与水轮机入水管I和水轮机出水管I相连，水轮机I通过电磁感应线I和发电机I相连，发电机I与供电线I相连，水轮机II分别与水轮机入水管II和水轮机出水管II相连，水轮机II通过电磁感应线II和发电机II相连，发电机II和供电线II相连，三通阀VIII分别与水轮机出水管I、水轮机出水管 II和蓄水罐回水管相连。

所述综合控制系统包括控制中心，控制中心分别与交替式抽水系统、分级压缩储气系统和交替式推水发电系统连通，控制中心可以对交替式抽水系统、分级压缩储气系统和交替式推水发电系统进行远程监控与调控。

在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用如下技术方案：

作为本发明的优选技术方案：所述水泵可以通过管路的变换，同时实现在水气共容罐I 和水气共容罐II中的交替抽水，系统可以连续不间断运行，节省了泵的成本，也节约了水资源。

作为本发明的优选技术方案：所述压气机在水泵抽水压气交替的衔接段进行工作，既起到了压缩空气的作用，也保证了清洁能源输出电流被稳定地使用，保障了系统的平稳运行。

作为本发明的优选技术方案：所述储气囊作为中间设备，临时存储压缩空气。每次水气共容罐I和水气共容罐II中压缩空气的量是一定的，压缩空气的压力变化范围也是固定的。这样使得水泵的扬程变幅保持在合理的范围之内，避免出现过高的压缩空气压力超过水泵的扬程，保证水泵运行的稳定性，延长了设备的寿命。更高压的空气压缩由压气机辅助完成。

作为本发明的优选技术方案：上述无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统，可以包含多组并联的水气共容罐或储气罐，从而满足不同容量的压缩空气储能规模的设计。

作为本发明的优选技术方案：所述蓄水罐位置高于水气共容罐I和水气共容罐II，因此蓄水罐内的重力势能更大，受重力势能影响，蓄水罐内的水通过蓄水罐出水管流出，给水气共容罐I和水气共容罐II补水，不需要能量消耗，大大减少能耗。

作为本发明的优选技术方案：所述蓄水罐向水气共容罐I内补充水时，当水气共容罐I 内的水充满时，水气共容罐II内的水容量也只剩2％。所述蓄水罐向水气共容罐II内补充水时，水气共容罐II内的水充满时，水气共容罐I内的压缩空气压力在设定值c之上。这样保证始终有一个水气共容罐在工作，保证输出持续不断地输出水流，从而保证输出电流的稳定性。

作为本发明的优选技术方案：通过不断地调试，确定设定的压力值a、压力值b、压力值 c和压力值d，使得所述导水管内流动的水的水量保持稳定，在合理的范围内波动，保证水轮机I和水轮机II的水头在合理的范围内，保证水轮机I和水轮机II运行的稳定性，延长了设备的寿命，从而保证输出电流的稳定性。

作为本发明的优选技术方案：上述无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统，可以包含多组并联的水轮机或发电机，从而满足不同容量的压缩空气储能规模的设计。

本发明还有一个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统的控制方法。

为此，本发明的上述目的通过如下技术方案实现：

一种无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统的控制方法，包括交替式抽水储气和交替式排气推水发电两种工作状态过程：

交替式抽水储气工作状态过程：

在用电低谷期，风能、太阳能等可再生能源产生的多余的波动、不稳定电流通过清洁能源连接线流入超级电容器，超级电容器对电流进行调频，通过清洁能源稳流电出口线I和清洁能源稳流电出口线II输出稳定的电流。初始状态下，水气共容罐I内充满空气，带阀门的通气管I关闭，水气共容罐I处于密闭状态。初始状态下，水气共容罐II内充满水，带阀门的通气管II打开，水气共容罐II保持与外界大气通风。电流由清洁能源稳流电出口线I流入电动机I，电动机I驱动水泵开始工作。

首先，三通阀I、四通阀、三通阀II、三通阀III被打开，水泵将水气共容罐II内的水沿着水气共容罐导水管III流入水泵抽水支路II，水泵抽水支路II内的水通过三通阀I流经水泵抽水管并流入水泵。水泵内的水从水泵排水管流出，并通过三通阀II流入水泵排水支路I，水泵排水支路I内的水经过四通阀，流入水气共容罐导水管I，并最终流入水气共容罐I。水在水气共容罐I中压缩空气。三通阀V被打开，被压缩的空气通过导气管I流经三通阀V和储气囊导气管I，并流入储气囊中被临时存储。在水气共容罐I里面的水量达到98％时，认为水气共容罐I里的水基本充满，此时关闭三通阀V，使导气管I的气路关闭，再打开压气机和三通阀VI。压气机通过导气管III将储气囊内的压缩空气从储气囊导气管II吹出，使压缩空气流经三通阀VI和储气罐导气管I，最终流入储气罐I中被存储。三通阀IV始终保持关闭。

在关闭三通阀V的同时，因为水气共容罐I里面的水量基本充满，且水气共容罐II里面基本充满空气，打开带阀门的通气管I使水气共容罐I与外界大气通风，并关闭带阀门的通气管II使水气共容罐II处于密闭状态。接着，调整三通阀I、四通阀、三通阀II、三通阀III 的通路。水泵将水气共容罐I内的水沿着水气共容罐导水管I沿着四通阀流入水泵抽水支路I，水泵抽水支路I内的水通过三通阀I流经水泵抽水管并流入水泵。水泵内的水从水泵排水管流出，并通过三通阀II流入水泵排水支路II，水泵排水支路II内的水经过三通阀III，流入水气共容罐导水管III，并最终流入水气共容罐II。等待水流稳定后，关闭压气机和三通阀VI。压气机在交替的衔接段，既起到了压缩空气的作用，也保证了清洁能源输出电流被稳定地使用，保证了系统的平稳运行。水在水气共容罐II中压缩空气。被压缩的空气通过导气管II流经三通阀V和储气囊导气管I，并流入储气囊中被临时存储。在水气共容罐II里面的水量达到98％时，认为水气共容罐II里的水基本充满，此时关闭三通阀V，使导气管II的气路关闭，再打开压气机和三通阀VI。压气机通过导气管III将储气囊内的压缩空气从储气囊导气管II 吹出，使压缩空气流经三通阀VI和储气罐导气管I，最终流入储气罐I中被存储。三通阀IV 始终保持关闭。

在关闭三通阀V的同时，因为水气共容罐II里面的水量基本充满，且水气共容罐I里面基本充满空气，关闭带阀门的通气管I使水气共容罐I处于密闭状态，并打开带阀门的通气管II使水气共容罐II与外界大气通风。接着，调整三通阀I、四通阀、三通阀II、三通阀III 的通路，利用水泵将水气共容罐II内的水沿着水气共容罐导水管III流入水泵抽水支路II，水泵抽水支路II内的水通过三通阀I流经水泵抽水管并流入水泵。水泵内的水从水泵排水管流出，并通过三通阀II流入水泵排水支路I，水泵排水支路I内的水经过四通阀，流入水气共容罐导水管I，并最终流入水气共容罐I。等待水流稳定后，关闭压气机和三通阀VI。并按照先前步骤继续进行。

通过上述过程，使空气在水气共容罐I和水气共容罐II中被交替压缩，使系统稳定运行。当储气罐I内的压缩空气达到额定容量时，调整三通阀VI，关闭储气罐导气管I的气路，使得储气囊导气管II吹出的压缩空气流经三通阀VI和储气罐导气管II，最终流入储气罐II中被存储。

排气推水发电工作状态过程：

在用电高峰期，打开三通阀VI，储气罐I中被压缩的空气沿着储气罐导气管I、三通阀 VI和储气囊导气管II流入储气囊中。当储气囊中的空气压力达到设定的压力值a时，先关闭三通阀VI，再打开三通阀V，使得储气囊中的压缩空气流经储气囊导气管I、三通阀V、导气管I，流入水气共容罐I中，导气管II保持关闭。当储气囊中的压力下降到设定值b时，关闭三通阀V。在排气推水发电的初始时，水气共容罐I中充满水，带阀门的通气管I保持关闭，四通阀保持关闭。因此流入水气共容罐I内的空气会推动水沿着水气共容罐导水管II流出，打开三通阀IV，水气共容罐导水管II内的水经过三通阀IV流入导水管。当水气共容罐I内的压缩空气压力下降到设定值c时，为了保持导水管内水流量的稳定，再次打开三通阀V，使得导气管I和导气管II被同时打开，储气囊中的压缩空气流经储气囊导气管I、三通阀V，既可以流入导气管I，也可以流入导气管II中。压缩空气经过导气管II，流入水气共容罐II。在排气推水发电的初始时，水气共容罐II中充满水，带阀门的通气管II保持关闭，三通阀II 和三通阀III保持关闭。因此流入水气共容罐II内的空气会推动水沿着水气共容罐导水管IV 流出，调整三通阀IV，水气共容罐导水管IV内的水经过三通阀IV流入导水管。此时，流过水气共容罐导水管II和水气共容罐导水管IV的水都通过三通阀IV流入导水管，从而维持流过导水管的水流量的稳定。

当水气共容罐I内的水容量只剩2％时，认为水气共容罐I内的水基本全被排出。此时，调整三通阀V，使得导气管I被关闭，而导气管II保持打开，使得储气囊中的压缩空气流经储气囊导气管I、三通阀V，只能流入导气管II。此时，为了维持流过导水管的水流量的稳定，打开三通阀VI，储气罐I中被压缩的空气沿着储气罐导气管I、三通阀VI和储气囊导气管II 流入储气囊中，为储气囊补充压缩空气。当储气囊中的空气压力达到设定的压力值d时，关闭三通阀VI。

在导气管I被关闭的同时，打开带阀门的通气管I和四通阀。因为蓄水罐的位置高于水气共容罐I，因此在重力势能的作用下，蓄水罐内的水通过蓄水罐出水管，流经四通阀、水气共容罐导水管I，最终流入水气共容罐I。当水气共容罐I内的水充满时，关闭带阀门的通气管 I，关闭四通阀来关闭水气共容罐导水管I的水路。

当水气共容罐I内的水充满时，水气共容罐II内的水容量也只剩2％时，认为水气共容罐 II内的水基本全被排出。此时，调整三通阀V，关闭导气管II，并打开导气管I，使得储气囊中的压缩空气流经储气囊导气管I、三通阀V，只能流入导气管I。同时，调整三通阀IV，使得水气共容罐导水管IV被关闭。使得只有水气共容罐导水管II内的水经过三通阀IV流入导水管。此时，为了维持流过导水管的水流量的稳定，打开三通阀VI，储气罐I中被压缩的空气沿着储气罐导气管I、三通阀VI和储气囊导气管II流入储气囊中，为储气囊补充压缩空气。当储气囊中的空气压力达到设定的压力值a时，关闭三通阀VI。当储气囊中的压力下降到设定值b时，关闭三通阀V。

在调整三通阀IV，关闭水气共容罐导水管IV的同时，打开带阀门的通气管II，打开四通阀、三通阀II、三通阀III，因为蓄水罐的位置高于水气共容罐II，因此在重力势能的作用下，让蓄水罐内的水通过蓄水罐出水管，流经四通阀、水泵排水支路I，三通阀II、水泵排水支路II、三通阀III、水气共容罐导水管III，最终流入水气共容罐II。当水气共容罐II内的水充满时，关闭带阀门的通气管II，关闭四通阀、三通阀II、三通阀III。当水气共容罐I内的压缩空气压力下降到设定值c时，为了保持导水管内水流量的稳定，再次打开三通阀V，使得导气管I和导气管II被同时打开，流经的导气管II流入水气共容罐II，水气共容罐II开始工作。并以此不断循环，维持系统发电的循环稳定。当储气罐内的压缩空气被放光时，调整三通阀VI，使得储气罐导气管I被关闭，并打开储气罐导气管II，储气罐II内的压缩空气，经过储气罐导气管II、三通阀VI、储气囊导气管II，流入储气囊。

流经导水管的水，经过三通阀VII后一路经过水轮机入水管I流入水轮机I，推动水轮机 I转动。水轮机I通过电磁感应带动发电机I发电，产生的电流经过供电线I向用户输送。水轮机I产生的废水从水轮机出水管I流出。三通阀VII流出的水，另一路经过水轮机入水管II 流入水轮机II，推动水轮机II转动。水轮机II通过电磁感应带动发电机II发电，产生的电流经过供电线II向用户输送。水轮机II产生的废水从水轮机出水管II流出。此时，三通阀VIII 处于打开状态。水轮机出水管I和水轮机出水管II流出的废水顺次沿着三通阀VIII和蓄水罐回水管流入蓄水罐。

本发明提供一种无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统及方法，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)、两个水气共容罐之间交替抽水，系统可以连续不间断运行，节省了泵的成本，也节约了水资源；

(2)、压气机在水泵抽水压气交替的衔接段进行工作，既起到了压缩空气的作用，也保证了清洁能源输出电流被稳定地使用，保障了系统的平稳运行；

(3)、储气囊作为中间设备，临时存储压缩空气。每次水气共容罐I和水气共容罐II中压缩空气的量是一定的，压缩空气的压力变化范围也是固定的。这样使得水泵的扬程变幅保持在合理的范围之内，避免出现过高的压缩空气压力超过水泵的扬程，保证水泵运行的稳定性，延长了设备的寿命。更高压的空气压缩由压气机辅助完成；

(4)、蓄水罐位置高于水气共容罐，利用重力势能给水气共容罐补水，不需要能量消耗，大大减少能耗；

(5)、保证始终有一个水气共容罐在工作，保证输出持续不断地输出水流，从而保证输出电流的稳定性。通过调试确定设定的压力值a、压力值b、压力值c和压力值d，使得导水管内流动的水的水量保持稳定，在合理的范围内波动，保证水轮机的水头在合理的范围内，保证水轮机运行的稳定性，延长了设备的寿命，从而保证输出电流的稳定性。

(6)、本发明所提供的无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统可以包含多组并联的水气共容罐或储气罐，可以满足不同容量的压缩空气储能规模的设计。

附图说明

图1为本发明所提供的无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统的结构示意图；

图2为本发明所提供的无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统在交替抽水储气工作状态示意图；

图3为本发明所提供的无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统在交替抽水储气时从水气共容罐II抽水并流入水气共容罐I的示意图；

图4为本发明所提供的无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统在交替抽水储气时从水气共容罐I抽水并流入水气共容罐II的示意图；

图5为本发明所提供的无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统在交替排气推水发电工作状态示意图；

图中：1-清洁能源连接线；2-超级电容器；3-清洁能源稳流电出口线I；4-电动机；5-水泵；6-水泵连接线；7-水泵抽水管；8-水泵排水管；9-三通阀I；10-水泵抽水支路I；11-四通阀；12-三通阀II；13-水泵排水支路I；14-水气共容罐I；15-水气共容罐导水管I；16-水气共容罐导水管II；17-水泵抽水支路II；18-三通阀III；19-水泵排水支路II；20-水气共容罐导水管III；21-水气共容罐II；22-水气共容罐导水管IV；23-三通阀IV；24-带阀门的通气管I； 25-带阀门的通气管II；26-导气管I；27-三通阀V；28-导气管II；29-储气囊导气管I；30- 储气囊；31-导气管III；32-压气机；33-清洁能源稳流电出口线II；34-储气囊导气管II；35- 三通阀VI；36-储气罐导气管I；37-储气罐导气管II；38-储气罐I；39-储气罐II；40-蓄水罐； 41-蓄水罐回水管；42-蓄水罐出水管；43-导水管；44-三通阀VII；45-水轮机入水管I；46-水轮机入水管II；47-水轮机I；48-水轮机出水管I；49-电磁感应线I；50-发电机I；51-供电线 I；52-水轮机II；53-水轮机出水管II；54-电磁感应线II；55-发电机II；56-供电线II；57-三通阀VIII；58-控制中心。

具体实施方式

参照附图和具体实施例对本发明作进一步详细地描述。

如图1所示，一种无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统，包括交替式抽水系统A、分级压缩储气系统B、交替式推水发电系统C和综合控制系统D。

交替式抽水系统A利用水泵在水气共容罐中交替抽水来实现连续不间断地压缩空气。分级压缩储气系统B利用储气囊和储气罐分级储存压缩空气。交替式推水发电系统C利用压缩空气在水气共容罐中交替排气从而推动水轮机发电。综合控制系统D对交替式抽水系统A、分级压缩储气系统B和交替式推水发电系统C进行远程监控与调控。

如图1所示，交替式抽水系统A包括清洁能源连接线1、超级电容器2、清洁能源稳流电出口线I3、电动机4、水泵5、水泵连接线6、水泵抽水管7、水泵排水管8、三通阀I9、水泵抽水支路I10、四通阀11、三通阀II12、水泵排水支路I13、水气共容罐I14、水气共容罐导水管I15、水气共容罐导水管II16、水泵抽水支路II17、三通阀III18、水泵排水支路II19、水气共容罐导水管III20、水气共容罐II21、水气共容罐导水管IV22、三通阀IV23、带阀门的通气管I24、带阀门的通气管II25。清洁能源连接线1与超级电容器2相连，超级电容器2 通过清洁能源稳流电出口线I3和电动机4相连，电动机4和水泵5之间通过水泵连接线6相连，水泵5分别和水泵抽水管7、水泵排水管8相连，水泵抽水管7、三通阀I9、水泵抽水支路I10和四通阀11顺次相连，四通阀11和三通阀II12之间通过水泵排水支路I13相连，四通阀11和水气共容罐I14之间通过水气共容罐导水管I15相连，水气共容罐I14另一端与水气共容罐导水管II16相连，三通阀I9、水泵抽水支路II17和三通阀III18顺次相连，三通阀 II12和三通阀III18之间通过水泵排水支路II19相连，三通阀III18、水气共容罐导水管III20、水气共容罐II21、水气共容罐导水管IV22和三通阀IV23顺次相连，水气共容罐I14通过水气共容罐导水管II16和三通阀IV23相连。水气共容罐I14上连接有带阀门的通气管I24，水气共容罐II21上连接有带阀门的通气管II25。

如图1所示，分级压缩储气系统B包括导气管I26、三通阀V27、导气管II28、储气囊导气管I29、储气囊30、导气管III31、压气机32、清洁能源稳流电出口线II33、储气囊导气管II34、三通阀VI35、储气罐导气管I36、储气罐导气管II37、储气罐I38、储气罐II39、蓄水罐40、蓄水罐回水管41、蓄水罐出水管42。三通阀V27分别与导气管I26、导气管II28和储气囊导气管I29相连，导气管I26的另一端与水气共容罐I14相连，导气管II28的另一端与水气共容罐II21相连，储气囊导气管I29、储气囊30、导气管III31和压气机32顺次相连，压气机32也和清洁能源稳流电出口线II33相连，清洁能源稳流电出口线II33和超级电容器2 相连，储气囊30、储气囊导气管II34和三通阀VI35顺次相连，三通阀VI35也分别与储气罐导气管I36和储气罐导气管II37相连，储气罐导气管I36和储气罐I38相连，储气罐导气管 II37和储气罐II39相连，储气罐I38和储气罐II39都浸没在蓄水罐40中，蓄水罐40分别与蓄水罐回水管41和蓄水罐出水管42相连，蓄水罐出水管42和四通阀11相连。

如图1所示，交替式推水发电系统C包括导水管43、三通阀VII44、水轮机入水管I45、水轮机入水管II46、水轮机I47、水轮机出水管I48、电磁感应线I49、发电机I50、供电线I51、水轮机II52、水轮机出水管II53、电磁感应线II54、发电机II55、供电线II56和三通阀VIII57。导水管43与三通阀IV23相连，三通阀VII44分别与导水管43、水轮机入水管I45和水轮机入水管II46相连，水轮机I47分别与水轮机入水管I45和水轮机出水管I48相连，水轮机I47 通过电磁感应线I49和发电机I50相连，发电机I50与供电线I51相连，水轮机II52分别与水轮机入水管II46和水轮机出水管II53相连，水轮机II52通过电磁感应线II54和发电机II55 相连，发电机II55和供电线II56相连，三通阀VIII57分别与水轮机出水管I48、水轮机出水管II53和蓄水罐回水管41相连。

如图1所示，综合控制系统D包括控制中心58，控制中心58分别与交替式抽水系统A、分级压缩储气系统B和交替式推水发电系统C连通，控制中心58可以对交替式抽水系统A、分级压缩储气系统B和交替式推水发电系统C进行远程监控与调控。

上述无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统通过如下控制方法进行控制，所述控制方法包括交替式抽水储气和交替式排气推水发电两种工作状态过程：

交替式抽水储气工作状态过程：

如图2所示，在用电低谷期，风能、太阳能等可再生能源产生的多余的波动、不稳定电流通过清洁能源连接线1流入超级电容器2，超级电容器对电流进行调频，通过清洁能源稳流电出口线I3和清洁能源稳流电出口线II31输出稳定的电流。初始状态下，水气共容罐I14 内充满空气，带阀门的通气管I24关闭，水气共容罐I14处于密闭状态。初始状态下，水气共容罐II21内充满水，带阀门的通气管II25打开，水气共容罐II21保持与外界大气通风。电流由清洁能源稳流电出口线I3流入电动机I4，电动机I4驱动水泵5开始工作。

首先，如图3所示，三通阀I9、四通阀11、三通阀II12、三通阀III18被打开，水泵5将水气共容罐II21内的水沿着水气共容罐导水管III20流入水泵抽水支路II17，水泵抽水支路 II17内的水通过三通阀I9流经水泵抽水管7并流入水泵5。水泵5内的水从水泵排水管8流出，并通过三通阀II12流入水泵排水支路I13，水泵排水支路I13内的水经过四通阀11，流入水气共容罐导水管I15，并最终流入水气共容罐I14。水在水气共容罐I14中压缩空气。三通阀V27被打开，被压缩的空气通过导气管I26流经三通阀V27和储气囊导气管I29，并流入储气囊30中被临时存储。在水气共容罐I14里面的水量达到98％时，认为水气共容罐I14里的水基本充满，此时关闭三通阀V27，使导气管I26的气路关闭，再打开压气机32和三通阀VI35。压气机32通过导气管III31将储气囊30内的压缩空气从储气囊导气管II34吹出，使压缩空气流经三通阀VI35和储气罐导气管I36，最终流入储气罐I38中被存储。三通阀IV23 始终保持关闭。

在关闭三通阀V27的同时，因为水气共容罐I14里面的水量基本充满，且水气共容罐II21 里面基本充满空气，打开带阀门的通气管I24使水气共容罐I14与外界大气通风，并关闭带阀门的通气管II25使水气共容罐II21处于密闭状态。接着，调整三通阀I9、四通阀11、三通阀II12、三通阀III18的通路，如图4所示。水泵5将水气共容罐I14内的水沿着水气共容罐导水管I15沿着四通阀11流入水泵抽水支路I10，水泵抽水支路I10内的水通过三通阀I9流经水泵抽水管7并流入水泵5。水泵5内的水从水泵排水管8流出，并通过三通阀II12流入水泵排水支路II19，水泵排水支路II19内的水经过三通阀III18，流入水气共容罐导水管III20，并最终流入水气共容罐II21。等待水流稳定后，关闭压气机32和三通阀VI35。压气机32在交替的衔接段，既起到了压缩空气的作用，也保证了清洁能源输出电流被稳定地使用，保证了系统的平稳运行。水在水气共容罐II21中压缩空气。被压缩的空气通过导气管II28流经三通阀V27和储气囊导气管I29，并流入储气囊30中被临时存储。在水气共容罐II21里面的水量达到98％时，认为水气共容罐II21里的水基本充满，此时关闭三通阀V27，使导气管II28 的气路关闭，再打开压气机32和三通阀VI35。压气机32通过导气管III31将储气囊30内的压缩空气从储气囊导气管II34吹出，使压缩空气流经三通阀VI35和储气罐导气管I36，最终流入储气罐I38中被存储。三通阀IV23始终保持关闭。

在关闭三通阀V27的同时，因为水气共容罐II21里面的水量基本充满，且水气共容罐I14 里面基本充满空气，关闭带阀门的通气管I24使水气共容罐I14处于密闭状态，并打开带阀门的通气管II25使水气共容罐II21与外界大气通风。接着，调整三通阀I9、四通阀11、三通阀II12、三通阀III18的通路，如图3所示，利用水泵5将水气共容罐II21内的水沿着水气共容罐导水管III20流入水泵抽水支路II17，水泵抽水支路II17内的水通过三通阀I9流经水泵抽水管7并流入水泵5。水泵5内的水从水泵排水管8流出，并通过三通阀II12流入水泵排水支路I13，水泵排水支路I13内的水经过四通阀11，流入水气共容罐导水管I15，并最终流入水气共容罐I14。等待水流稳定后，关闭压气机32和三通阀VI35。并按照先前步骤继续进行。

通过上述过程，使空气在水气共容罐I14和水气共容罐II21中被交替压缩，使系统稳定运行。当储气罐I38内的压缩空气达到额定容量时，调整三通阀VI35，关闭储气罐导气管I36 的气路，使得储气囊导气管II34吹出的压缩空气流经三通阀VI35和储气罐导气管II37，最终流入储气罐II39中被存储。

水泵5可以通过管路的变换，同时实现在水气共容罐I14和水气共容罐II21中的交替抽水，系统可以连续不间断运行，节省了泵的成本，也节约了水资源。

压气机32在水泵5抽水压气交替的衔接段进行工作，既起到了压缩空气的作用，也保证了清洁能源输出电流被稳定地使用，保障了系统的平稳运行。

储气囊30作为中间设备，临时存储压缩空气。每次水气共容罐I14和水气共容罐II21中压缩空气的量是一定的，压缩空气的压力变化范围也是固定的。这样使得水泵5的扬程变幅保持在合理的范围之内，避免出现过高的压缩空气压力超过水泵5的扬程，保证水泵5运行的稳定性，延长了设备的寿命。更高压的空气压缩由压气机32辅助完成。

上述无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统，可以包含多组并联的水气共容罐或储气罐，从而满足不同容量的压缩空气储能规模的设计。

交替式排气推水发电工作状态过程：

如图5所示，在用电高峰期，打开三通阀VI35，储气罐I38中被压缩的空气沿着储气罐导气管I36、三通阀VI35和储气囊导气管II34流入储气囊30中。当储气囊30中的空气压力达到设定的压力值a时，先关闭三通阀VI35，再打开三通阀V27，使得储气囊30中的压缩空气流经储气囊导气管I29、三通阀V27、导气管I26，流入水气共容罐I14中，导气管II28 保持关闭。当储气囊30中的压力下降到设定值b时，关闭三通阀V27。在排气推水发电的初始时，水气共容罐I14中充满水，带阀门的通气管I24保持关闭，四通阀11保持关闭。因此流入水气共容罐I14内的空气会推动水沿着水气共容罐导水管II16流出，打开三通阀IV23，水气共容罐导水管II16内的水经过三通阀IV23流入导水管43。当水气共容罐I14内的压缩空气压力下降到设定值c时，为了保持导水管43内水流量的稳定，再次打开三通阀V27，使得导气管I26和导气管II28被同时打开，储气囊30中的压缩空气流经储气囊导气管I29、三通阀V27，既可以流入导气管I26，也可以流入导气管II28中。压缩空气经过导气管II28，流入水气共容罐II21。在排气推水发电的初始时，水气共容罐II21中充满水，带阀门的通气管II25保持关闭，三通阀II12和三通阀III18保持关闭。因此流入水气共容罐II21内的空气会推动水沿着水气共容罐导水管IV22流出，调整三通阀IV23，水气共容罐导水管IV22内的水经过三通阀IV23流入导水管43。此时，流过水气共容罐导水管II16和水气共容罐导水管IV22 的水都通过三通阀IV23流入导水管43，从而维持流过导水管43的水流量的稳定。

当水气共容罐I14内的水容量只剩2％时，认为水气共容罐I14内的水基本全被排出。此时，调整三通阀V27，使得导气管I26被关闭，而导气管II28保持打开，使得储气囊30中的压缩空气流经储气囊导气管I29、三通阀V27，只能流入导气管II28。此时，为了维持流过导水管43的水流量的稳定，打开三通阀VI35，储气罐I38中被压缩的空气沿着储气罐导气管I36、三通阀VI35和储气囊导气管II34流入储气囊30中，为储气囊30补充压缩空气。当储气囊30中的空气压力达到设定的压力值d时，关闭三通阀VI35。

在导气管I26被关闭的同时，打开带阀门的通气管I24和四通阀11。因为蓄水罐40的位置高于水气共容罐I14，因此在重力势能的作用下，蓄水罐40内的水通过蓄水罐出水管42，流经四通阀11、水气共容罐导水管I15，最终流入水气共容罐I14。当水气共容罐I14内的水充满时，关闭带阀门的通气管I24，关闭四通阀11来关闭水气共容罐导水管I15的水路。

当水气共容罐I14内的水充满时，水气共容罐II21内的水容量也只剩2％时，认为水气共容罐II21内的水基本全被排出。此时，调整三通阀V27，关闭导气管II28，并打开导气管I26，使得储气囊30中的压缩空气流经储气囊导气管I29、三通阀V27，只能流入导气管I26。同时，调整三通阀IV23，使得水气共容罐导水管IV22被关闭。使得只有水气共容罐导水管II16内的水经过三通阀IV23流入导水管43。此时，为了维持流过导水管43的水流量的稳定，打开三通阀VI35，储气罐I38中被压缩的空气沿着储气罐导气管I36、三通阀VI35和储气囊导气管II34流入储气囊30中，为储气囊30补充压缩空气。当储气囊30中的空气压力达到设定的压力值a时，关闭三通阀VI35。当储气囊中30的压力下降到设定值b时，关闭三通阀V27。

在调整三通阀IV23，关闭水气共容罐导水管IV22的同时，打开带阀门的通气管II25，打开四通阀11、三通阀II12、三通阀III18，因为蓄水罐40的位置高于水气共容罐II21，因此在重力势能的作用下，让蓄水罐40内的水通过蓄水罐出水管42，流经四通阀11、水泵排水支路I13，三通阀II12、水泵排水支路II19、三通阀III18、水气共容罐导水管III20，最终流入水气共容罐II21。当水气共容罐II21内的水充满时，关闭带阀门的通气管II25，关闭四通阀11、三通阀II12、三通阀III18。当水气共容罐I14内的压缩空气压力下降到设定值c时，为了保持导水管43内水流量的稳定，再次打开三通阀V27，使得导气管I26和导气管II28被同时打开，流经的导气管II28流入水气共容罐II21，水气共容罐II21开始工作。并以此不断循环，维持系统发电的循环稳定。当储气罐38内的压缩空气被放光时，调整三通阀VI35，使得储气罐导气管I36被关闭，并打开储气罐导气管II37，储气罐II39内的压缩空气，经过储气罐导气管II37、三通阀VI35、储气囊导气管II34，流入储气囊30。

流经导水管43的水，经过三通阀VII44后一路经过水轮机入水管I45流入水轮机I47，推动水轮机I47转动。水轮机I47通过电磁感应带动发电机I50发电，产生的电流经过供电线 I51向用户输送。水轮机I47产生的废水从水轮机出水管I48流出。三通阀VII44流出的水，另一路经过水轮机入水管II46流入水轮机II52，推动水轮机II52转动。水轮机II52通过电磁感应带动发电机II55发电，产生的电流经过供电线II56向用户输送。水轮机II52产生的废水从水轮机出水管II53流出。此时，三通阀VIII57处于打开状态。水轮机出水管I48和水轮机出水管II53流出的废水顺次沿着三通阀VIII57和蓄水罐回水管41流入蓄水罐40。

蓄水罐40位置高于水气共容罐I14和水气共容罐II21，因此蓄水罐40内的重力势能更大，受重力势能影响，蓄水罐40内的水通过蓄水罐出水管42流出，给水气共容罐I14和水气共容罐II21补水，不需要能量消耗，大大减少能耗。

蓄水罐40向水气共容罐I14内补充水时，当水气共容罐I14内的水充满时，水气共容罐 II21内的水容量也只剩2％。蓄水罐40向水气共容罐II21内补充水时，水气共容罐II21内的水充满时，水气共容罐I14内的压缩空气压力在设定值c之上。这样保证始终有一个水气共容罐在工作，保证输出持续不断地输出水流，从而保证输出电流的稳定性。

通过不断地调试，确定设定的压力值a、压力值b、压力值c和压力值d，使得导水管43 内流动的水的水量保持稳定，在合理的范围内波动，保证水轮机I47和水轮机II52的水头在合理的范围内，保证水轮机I47和水轮机II52运行的稳定性，延长了设备的寿命，从而保证输出电流的稳定性。

上述无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统，可以包含多组并联的水轮机或发电机，从而满足不同容量的压缩空气储能规模的设计。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，仅为本发明的优选实施例，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改、等同替换、改进等，都落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统，其特征在于：所述无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统包括：

交替式抽水系统，利用水泵在水气共容罐中交替抽水来实现连续不间断地压缩空气；所述交替式抽水系统包括清洁能源连接线（1）、超级电容器（2）、清洁能源稳流电出口线I（3）、电动机（4）、水泵（5）、水泵连接线（6）、水泵抽水管（7）、水泵排水管（8）、三通阀I（9）、水泵抽水支路I（10）、四通阀（11）、三通阀II（12）、水泵排水支路I（13）、水气共容罐I（14）、水气共容罐导水管I（15）、水气共容罐导水管II（16）、水泵抽水支路II（17）、三通阀III（18）、水泵排水支路II（19）、水气共容罐导水管III（20）、水气共容罐II（21）、水气共容罐导水管IV（22）、三通阀IV（23）、带阀门的通气管I（24）、带阀门的通气管II（25）；清洁能源连接线（1）与超级电容器（2）相连，超级电容器（2）通过清洁能源稳流电出口线I（3）和电动机（4）相连，电动机（4）和水泵（5）之间通过水泵连接线（6）相连，水泵（5）分别和水泵抽水管（7）、水泵排水管（8）相连，水泵抽水管（7）、三通阀I（9）、水泵抽水支路I（10）和四通阀（11）顺次相连，四通阀（11）和三通阀II（12）之间通过水泵排水支路I（13）相连，四通阀（11）和水气共容罐I（14）之间通过水气共容罐导水管I（15）相连，水气共容罐I（14）另一端与水气共容罐导水管II（16）相连，三通阀I（9）、水泵抽水支路II（17）和三通阀III（18）顺次相连，三通阀II（12）和三通阀III（18）之间通过水泵排水支路II（19）相连，三通阀III（18）、水气共容罐导水管III（20）、水气共容罐II（21）、水气共容罐导水管IV（22）和三通阀IV（23）顺次相连，水气共容罐I（14）通过水气共容罐导水管II（16）和三通阀IV（23）相连；水气共容罐I（14）上连接有带阀门的通气管I（24），水气共容罐II（21）上连接有带阀门的通气管II（25）；

分级压缩储气系统，用于利用储气囊和储气罐分级储存压缩空气；

交替式推水发电系统，用于利用压缩空气在水气共容罐中交替排气从而推动水轮机发电；

综合控制系统，用于对交替式抽水系统、分级压缩储气系统和交替式推水发电系统进行远程监控与调控。

2.根据权利要求1所述的无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统，其特征在于：所述分级压缩储气系统包括导气管I（26）、三通阀V（27）、导气管II（28）、储气囊导气管I（29）、储气囊（30）、导气管III（31）、压气机（32）、清洁能源稳流电出口线II（33）、储气囊导气管II（34）、三通阀VI（35）、储气罐导气管I（36）、储气罐导气管II（37）、储气罐I（38）、储气罐II（39）、蓄水罐（40）、蓄水罐回水管（41）、蓄水罐出水管（42）；三通阀V（27）分别与导气管I（26）、导气管II（28）和储气囊导气管I（29）相连，导气管I（26）的另一端与水气共容罐I（14）相连，导气管II（28）的另一端与水气共容罐II（21）相连，储气囊导气管I（29）、储气囊（30）、导气管III（31）和压气机（32）顺次相连，压气机（32）也和清洁能源稳流电出口线II（33）相连，清洁能源稳流电出口线II（33）和超级电容器（2）相连，储气囊（30）、储气囊导气管II（34）和三通阀VI（35）顺次相连，三通阀VI（35）也分别与储气罐导气管I（36）和储气罐导气管II（37）相连，储气罐导气管I（36）和储气罐I（38）相连，储气罐导气管II（37）和储气罐II（39）相连，储气罐I（38）和储气罐II（39）都浸没在蓄水罐（40）中，蓄水罐（40）分别与蓄水罐回水管（41）和蓄水罐出水管（42）相连，蓄水罐出水管（42）和四通阀（11）相连。

3.根据权利要求2所述的无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统，其特征在于：所述压气机（32）在水泵（5）抽水压气交替的衔接段进行工作，既起到了压缩空气的作用，也保证了清洁能源输出电流被稳定地使用，保障了系统的平稳运行。

4.根据权利要求2所述的无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统，其特征在于：所述储气囊（30）作为中间设备，临时存储压缩空气；每次水气共容罐I（14）和水气共容罐II（21）中压缩空气的量是一定的，压缩空气的压力变化范围也是固定的，这样使得水泵（5）的扬程变幅保持在合理的范围之内，避免出现过高的压缩空气压力超过水泵（5）的扬程，保证水泵（5）运行的稳定性，延长了设备的寿命，更高压的空气压缩由压气机（32）辅助完成。

5.根据权利要求2所述的无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统，其特征在于：所述蓄水罐（40）位置高于水气共容罐I（14）和水气共容罐II（21），因此蓄水罐（40）内的重力势能更大，受重力势能影响，蓄水罐（40）内的水通过蓄水罐出水管（42）流出，给水气共容罐I（14）和水气共容罐II（21）补水，不需要能量消耗，大大减少能耗。

6.根据权利要求2或5所述的无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统，其特征在于：所述蓄水罐（40）向水气共容罐I（14）内补充水时，当水气共容罐I（14）内的水充满时，水气共容罐II（21）内的水容量也只剩2%；所述蓄水罐（40）向水气共容罐II（21）内补充水时，水气共容罐II（21）内的水充满时，水气共容罐I（14）内的压缩空气压力在设定值c之上；这样保证始终有一个水气共容罐在工作，保证输出持续不断地输出水流，从而保证输出电流的稳定性。

7.根据权利要求1所述的无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统，其特征在于：所述交替式推水发电系统包括导水管（43）、三通阀VII（44）、水轮机入水管I（45）、水轮机入水管II（46）、水轮机I（47）、水轮机出水管I（48）、电磁感应线I（49）、发电机I（50）、供电线I（51）、水轮机II（52）、水轮机出水管II（53）、电磁感应线II（54）、发电机II（55）、供电线II（56）和三通阀VIII（57）；导水管（43）与三通阀IV（23）相连，三通阀VII（44）分别与导水管（43）、水轮机入水管I（45）和水轮机入水管II（46）相连，水轮机I（47）分别与水轮机入水管I（45）和水轮机出水管I（48）相连，水轮机I（47）通过电磁感应线I（49）和发电机I（50）相连，发电机I（50）与供电线I（51）相连，水轮机II（52）分别与水轮机入水管II（46）和水轮机出水管II（53）相连，水轮机II（52）通过电磁感应线II（54）和发电机II（55）相连，发电机II（55）和供电线II（56）相连，三通阀VIII（57）分别与水轮机出水管I（48）、水轮机出水管II（53）和蓄水罐回水管（41）相连。

8.根据权利要求1所述的无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统，其特征在于：所述综合控制系统包括控制中心（58），控制中心（58）分别与交替式抽水系统、分级压缩储气系统和交替式推水发电系统连通，控制中心（58）可以对交替式抽水系统、分级压缩储气系统和交替式推水发电系统进行远程监控与调控。

9.根据权利要求1所述的无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统，其特征在于：所述水泵（5）可以通过管路的变换，同时实现在水气共容罐I（14）和水气共容罐II（21）中的交替抽水，系统可以连续不间断运行。

10.根据权利要求1所述的无缝衔接的交替式液控压缩空气储能系统的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括交替式抽水储气和交替式排气推水发电两种工作状态过程，

交替式抽水储气工作状态过程：

在用电低谷期，风能、太阳能等可再生能源产生的多余的波动、不稳定电流通过清洁能源连接线（1）流入超级电容器（2），超级电容器对电流进行调频，通过清洁能源稳流电出口线I（3）和清洁能源稳流电出口线II（31）输出稳定的电流；初始状态下，水气共容罐I（14）内充满空气，带阀门的通气管I（24）关闭，水气共容罐I（14）处于密闭状态；初始状态下，水气共容罐II（21）内充满水，带阀门的通气管II（25）打开，水气共容罐II（21）保持与外界大气通风；电流由清洁能源稳流电出口线I（3）流入电动机I（4），电动机I（4）驱动水泵（5）开始工作；

首先，三通阀I（9）、四通阀（11）、三通阀II（12）、三通阀III（18）被打开，水泵（5）将水气共容罐II（21）内的水沿着水气共容罐导水管III（20）流入水泵抽水支路II（17），水泵抽水支路II（17）内的水通过三通阀I（9）流经水泵抽水管（7）并流入水泵（5）；水泵（5）内的水从水泵排水管（8）流出，并通过三通阀II（12）流入水泵排水支路I（13），水泵排水支路I（13）内的水经过四通阀（11），流入水气共容罐导水管I（15），并最终流入水气共容罐I（14）；水在水气共容罐I（14）中压缩空气；三通阀V（27）被打开，被压缩的空气通过导气管I（26）流经三通阀V（27）和储气囊导气管I（29），并流入储气囊（30）中被临时存储；在水气共容罐I（14）里面的水量达到98%时，认为水气共容罐I（14）里的水基本充满，此时关闭三通阀V（27），使导气管I（26）的气路关闭，再打开压气机（32）和三通阀VI（35）；压气机（32）通过导气管III（31）将储气囊（30）内的压缩空气从储气囊导气管II（34）吹出，使压缩空气流经三通阀VI（35）和储气罐导气管I（36），最终流入储气罐I（38）中被存储；三通阀IV（23）始终保持关闭；

在关闭三通阀V（27）的同时，因为水气共容罐I（14）里面的水量基本充满，且水气共容罐II（21）里面基本充满空气，打开带阀门的通气管I（24）使水气共容罐I（14）与外界大气通风，并关闭带阀门的通气管II（25）使水气共容罐II（21）处于密闭状态；接着，调整三通阀I（9）、四通阀（11）、三通阀II（12）、三通阀III（18）的通路；水泵（5）将水气共容罐I（14）内的水沿着水气共容罐导水管I（15）沿着四通阀（11）流入水泵抽水支路I（10），水泵抽水支路I（10）内的水通过三通阀I（9）流经水泵抽水管（7）并流入水泵（5）；水泵（5）内的水从水泵排水管（8）流出，并通过三通阀II（12）流入水泵排水支路II（19），水泵排水支路II（19）内的水经过三通阀III（18），流入水气共容罐导水管III（20），并最终流入水气共容罐II（21）；等待水流稳定后，关闭压气机（32）和三通阀VI（35）；压气机（32）在交替的衔接段，既起到了压缩空气的作用，也保证了清洁能源输出电流被稳定地使用，保证了系统的平稳运行；水在水气共容罐II（21）中压缩空气；被压缩的空气通过导气管II（28）流经三通阀V（27）和储气囊导气管I（29），并流入储气囊（30）中被临时存储；在水气共容罐II（21）里面的水量达到98%时，认为水气共容罐II（21）里的水基本充满，此时关闭三通阀V（27），使导气管II（28）的气路关闭，再打开压气机（32）和三通阀VI（35）；压气机（32）通过导气管III（31）将储气囊（30）内的压缩空气从储气囊导气管II（34）吹出，使压缩空气流经三通阀VI（35）和储气罐导气管I（36），最终流入储气罐I（38）中被存储；三通阀IV（23）始终保持关闭；

在关闭三通阀V（27）的同时，因为水气共容罐II（21）里面的水量基本充满，且水气共容罐I（14）里面基本充满空气，关闭带阀门的通气管I（24）使水气共容罐I（14）处于密闭状态，并打开带阀门的通气管II（25）使水气共容罐II（21）与外界大气通风；接着，调整三通阀I（9）、四通阀（11）、三通阀II（12）、三通阀III（18）的通路，利用水泵（5）将水气共容罐II（21）内的水沿着水气共容罐导水管III（20）流入水泵抽水支路II（17），水泵抽水支路II（17）内的水通过三通阀I（9）流经水泵抽水管（7）并流入水泵（5）；水泵（5）内的水从水泵排水管（8）流出，并通过三通阀II（12）流入水泵排水支路I（13），水泵排水支路I（13）内的水经过四通阀（11），流入水气共容罐导水管I（15），并最终流入水气共容罐I（14）；等待水流稳定后，关闭压气机（32）和三通阀VI（35）；并按照先前步骤继续进行；

通过上述过程，使空气在水气共容罐I（14）和水气共容罐II（21）中被交替压缩，使系统稳定运行；当储气罐I（38）内的压缩空气达到额定容量时，调整三通阀VI（35），关闭储气罐导气管I（36）的气路，使得储气囊导气管II（34）吹出的压缩空气流经三通阀VI（35）和储气罐导气管II（37），最终流入储气罐II（39）中被存储；

交替式排气推水发电工作状态过程：

在用电高峰期，打开三通阀VI（35），储气罐I（38）中被压缩的空气沿着储气罐导气管I（36）、三通阀VI（35）和储气囊导气管II（34）流入储气囊（30）中；当储气囊（30）中的空气压力达到设定的压力值a时，先关闭三通阀VI（35），再打开三通阀V（27），使得储气囊（30）中的压缩空气流经储气囊导气管I（29）、三通阀V（27）、导气管I（26），流入水气共容罐I（14）中，导气管II（28）保持关闭；当储气囊（30）中的压力下降到设定值b时，关闭三通阀V（27）；在排气推水发电的初始时，水气共容罐I（14）中充满水，带阀门的通气管I（24）保持关闭，四通阀（11）保持关闭；因此流入水气共容罐I（14）内的空气会推动水沿着水气共容罐导水管II（16）流出，打开三通阀IV（23），水气共容罐导水管II（16）内的水经过三通阀IV（23）流入导水管（43）；当水气共容罐I（14）内的压缩空气压力下降到设定值c时，为了保持导水管（43）内水流量的稳定，再次打开三通阀V（27），使得导气管I（26）和导气管II（28）被同时打开，储气囊（30）中的压缩空气流经储气囊导气管I（29）、三通阀V（27），既可以流入导气管I（26），也可以流入导气管II（28）中；压缩空气经过导气管II（28），流入水气共容罐II（21）；在排气推水发电的初始时，水气共容罐II（21）中充满水，带阀门的通气管II（25）保持关闭，三通阀II（12）和三通阀III（18）保持关闭；因此流入水气共容罐II（21）内的空气会推动水沿着水气共容罐导水管IV（22）流出，调整三通阀IV（23），水气共容罐导水管IV（22）内的水经过三通阀IV（23）流入导水管（43）；此时，流过水气共容罐导水管II（16）和水气共容罐导水管IV（22）的水都通过三通阀IV（23）流入导水管（43），从而维持流过导水管（43）的水流量的稳定；

当水气共容罐I（14）内的水容量只剩2%时，认为水气共容罐I（14）内的水基本全被排出；此时，调整三通阀V（27），使得导气管I（26）被关闭，而导气管II（28）保持打开，使得储气囊（30）中的压缩空气流经储气囊导气管I（29）、三通阀V（27），只能流入导气管II（28）；此时，为了维持流过导水管（43）的水流量的稳定，打开三通阀VI（35），储气罐I（38）中被压缩的空气沿着储气罐导气管I（36）、三通阀VI（35）和储气囊导气管II（34）流入储气囊（30）中，为储气囊（30）补充压缩空气；当储气囊（30）中的空气压力达到设定的压力值d时，关闭三通阀VI（35）；

在导气管I（26）被关闭的同时，打开带阀门的通气管I（24）和四通阀（11）；因为蓄水罐（40）的位置高于水气共容罐I（14），因此在重力势能的作用下，蓄水罐（40）内的水通过蓄水罐出水管（42），流经四通阀（11）、水气共容罐导水管I（15），最终流入水气共容罐I（14）；当水气共容罐I（14）内的水充满时，关闭带阀门的通气管I（24），关闭四通阀（11）来关闭水气共容罐导水管I（15）的水路；

当水气共容罐I（14）内的水充满时，水气共容罐II（21）内的水容量也只剩2%时，认为水气共容罐II（21）内的水基本全被排出；此时，调整三通阀V（27），关闭导气管II（28），并打开导气管I（26），使得储气囊（30）中的压缩空气流经储气囊导气管I（29）、三通阀V（27），只能流入导气管I（26）；同时，调整三通阀IV（23），使得水气共容罐导水管IV（22）被关闭；使得只有水气共容罐导水管II（16）内的水经过三通阀IV（23）流入导水管（43）；此时，为了维持流过导水管（43）的水流量的稳定，打开三通阀VI（35），储气罐I（38）中被压缩的空气沿着储气罐导气管I（36）、三通阀VI（35）和储气囊导气管II（34）流入储气囊（30）中，为储气囊（30）补充压缩空气；当储气囊（30）中的空气压力达到设定的压力值a时，关闭三通阀VI（35）；当储气囊中（30）的压力下降到设定值b时，关闭三通阀V（27）；

在调整三通阀IV（23），关闭水气共容罐导水管IV（22）的同时，打开带阀门的通气管II（25），打开四通阀（11）、三通阀II（12）、三通阀III（18），因为蓄水罐（40）的位置高于水气共容罐II（21），因此在重力势能的作用下，让蓄水罐（40）内的水通过蓄水罐出水管（42），流经四通阀（11）、水泵排水支路I（13），三通阀II（12）、水泵排水支路II（19）、三通阀III（18）、水气共容罐导水管III（20），最终流入水气共容罐II（21）；当水气共容罐II（21）内的水充满时，关闭带阀门的通气管II（25），关闭四通阀（11）、三通阀II（12）、三通阀III（18）；当水气共容罐I（14）内的压缩空气压力下降到设定值c时，为了保持导水管（43）内水流量的稳定，再次打开三通阀V（27），使得导气管I（26）和导气管II（28）被同时打开，流经的导气管II（28）流入水气共容罐II（21），水气共容罐II（21）开始工作；并以此不断循环，维持系统发电的循环稳定；当储气罐（38）内的压缩空气被放光时，调整三通阀VI（35），使得储气罐导气管I（36）被关闭，并打开储气罐导气管II（37），储气罐II（39）内的压缩空气，经过储气罐导气管II（37）、三通阀VI（35）、储气囊导气管II（34），流入储气囊（30）；

流经导水管（43）的水，经过三通阀VII（44）后一路经过水轮机入水管I（45）流入水轮机I（47），推动水轮机I（47）转动；水轮机I（47）通过电磁感应带动发电机I（50）发电，产生的电流经过供电线I（51）向用户输送；水轮机I（47）产生的废水从水轮机出水管I（48）流出；三通阀VII（44）流出的水，另一路经过水轮机入水管II（46）流入水轮机II（52），推动水轮机II（52）转动；水轮机II（52）通过电磁感应带动发电机II（55）发电，产生的电流经过供电线II（56）向用户输送；水轮机II（52）产生的废水从水轮机出水管II（53）流出；此时，三通阀VIII（57）处于打开状态；水轮机出水管I（48）和水轮机出水管II（53）流出的废水顺次沿着三通阀VIII（57）和蓄水罐回水管（41）流入蓄水罐（40）。

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