CN117514382A - 一种气体压缩储能装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提出了一种气体压缩储能装置及储能方法，气体压缩储能装置包括第一储能子系统；其包括低压水罐和高压水罐，以及第一透平组件和储热体组件；其中第一透平组件在不同工况中实现热蒸汽压缩和利用热蒸汽膨胀发电做功；储热体组件在第一透平组件的不同工况下，用于气化热水生成热蒸汽或液化热蒸汽生成热水；保压组件在第一透平组件的不同工况下，用于向低压水罐或高压水罐内充入或输出保压气体，维持压力恒定，并通过保压过程实现储能功能。本申请主要的储能设备是高压水罐和低压水罐，储存液态水，容积相对于储气库来说缩小90％以上，完全可采用地面布置的压力容器，选址灵活且占地较小；且设备投资成本低，工艺流程简单、可靠。

Description

一种气体压缩储能装置及方法
技术领域
本申请涉及储能技术领域，尤其涉及一种气体压缩储能装置及储能方法。
背景技术
压缩气体储能技术是一种能够实现大容量和长时间电能存储的电力储能系统，通过压缩机将常压气体压缩至高压并储存的方式来存储多余电力，在需要用电时将高压气体释放并膨胀做功发电。压缩气体储能主要有压缩空气储能和压缩二氧化碳储能方式。
压缩气体储能装置中需要配置大容积的储气库以存储气体。压缩空气储能采用高压储气，储气库往往需要采用地下洞穴，以满足容积和承压要求；压缩二氧化碳储能采用常压储气，储气库容积极其巨大，相应地需要极大的占地面积。这些问题限制了压缩气体储能的大规模推广。
液化空气或液化二氧化碳可以解决储气问题，但是，液态空气温度达-190℃以下，液化过程的不可逆损失大，储冷难度大，导致储能效率低，而液态二氧化碳只存在于0.52MPa/-56℃至7.4MPa/31℃的参数范围，基本均为低温范围，储冷难度大，储能所需的压比范围较小，储能容量受限，且二氧化碳成本较高，增加用量将导致初始投资和运维成本过高。
发明内容
本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本申请的目的在于提出一种气体压缩储能装置及储能方法，其中以热蒸汽作为储能工质，通过热蒸汽压缩将电能转化为热能和压力能，通过热蒸汽膨胀再将热能和压力能转化为电能，热蒸汽可以在保持恒定压力状态下相变成液态水，热能可通过储热介质以及热水本身进行储存，不需要大容积的储气库，摆脱地下空间资源需求或大量的用地需求。同时保压组件的设置，使得气体压缩储能中，向所述低压水罐或所述高压水罐内充入或输出保压气体，维持压力恒定，并通过保压过程实现储能功能。
为达到上述目的，本申请提出的一种气体压缩储能装置，包括
第一储能子系统；其包括分别用于存储不同压力的热水且相互连通的低压水罐和高压水罐，以及分别与所述低压水罐和所述高压水罐连接的第一透平组件和储热体组件；其中所述第一透平组件在不同工况中实现热蒸汽压缩和利用热蒸汽膨胀发电做功；所述储热体组件在所述第一透平组件的不同工况下，用于在保持恒定压力状态下气化热水生成热蒸汽或热蒸汽保持恒定压力状态下液化热蒸汽生成热水；以及
保压组件，其在所述第一透平组件的不同工况下，用于向所述低压水罐或所述高压水罐内充入或输出保压气体，维持压力恒定，并通过保压过程实现储能功能。
在一些实施例中，储热体组件包括中低温储热体和高温储热体；其中所述低温储热体分别与所述第一透平组件和所述低压水罐连接，在所述第一透平组件的不同工况下，用于气化所述低压水罐中的热水，使热水在保持恒定压力状态下生成热蒸汽或液化所述第一透平组件输出的做功后的热蒸汽，并使热蒸汽在保持恒定压力状态下生成热水；所述高温储热体分别与所述第一透平组件和所述高压水罐连接，在所述第一透平组件的不同工况下，用于气化所述高压水罐中的热水，使热水保持恒定压力状态下生成热蒸汽或液化所述第一透平组件输出的压缩热蒸汽，使热蒸汽保持恒定压力状态下生成热水。
在一些实施例中，所述第一储能子系统还包括分别与所述第一透平组件和所述储热体组件连接的第一换热储热组件，其位于所述中低温储热体和所述高温储热体之间并与所述第一透平组件换热连接，在所述第一透平组件的不同工况下，向所述第一透平组件中的热蒸汽释热或储热。
在一些实施例中，所述保压组件包括第二储能子系统和第三储能子系统；其中第二储能子系统在不同工况中生成压缩空气充入所述低压水罐，或将所述低压水罐中的压缩空气抽出进行膨胀做功；所述第三储能子系统在不同工况中生成压缩工质气充入所述高压水罐，或将所述高压水罐中的压缩工质气抽出进行膨胀做功。
在一些实施例中，所述第一透平组件包括第一压缩机和第一膨胀机，所述第一压缩机实现热蒸汽压缩；所述第一膨胀机用于高压热蒸汽膨胀并发电做功。
在一些实施例中，所述第一换热储热组件包括第一热回收器、第一热罐、第一复热器和第一冷罐组成的储热介质循环回路，其中储热介质在所述第一热回收器内回收所述第一压缩机出口的热蒸汽的热量，并将回收的热量在所述第一复热器中用于加热进入所述第一膨胀机的热蒸汽；所述第一冷罐和所述第一热罐分别用于存储不同温度的储热介质。
在一些实施例中，所述第二储能子系统包括第二透平组件，其与所述低压水罐连接，包括第二压缩机和第二膨胀机，其中所述第二压缩机实现空气压缩；所述第二膨胀机用于压缩空气膨胀并发电做功。
在一些实施例中，所述第三储能子系统包括第三透平组件、第二换热储热组件和高压储罐；其中所述第三透平组件在不同工况中实现工质气压缩和利用工质气膨胀发电做功；所述第二换热储热组件在不同工况下，用于向所述第三透平组件中的工质气释热或储热；所述高压储罐与所述第三透平组件连接，用于储存工质气。
在一些实施例中，所述第三透平组件包括第三压缩机和第三膨胀机，其中所述第三压缩机实现工质气压缩；所述第三膨胀机用于压缩工质气膨胀并发电做功。
在一些实施例中，所述第二换热储热组件包括第二热回收器、第二热罐、第二复热器和第二冷罐组成的储热介质循环回路；储热介质在所述第二热回收器内回收所述第三压缩机输出的工质气热量；并在所述第二复热器内将热量传递给进入第三膨胀机的工质气；所述第二冷罐和所述第二热罐分别用于存储不同温度的储热介质。
在一些实施例中，所述工质气包括二氧化碳和氮气，当工质气为二氧化碳时，所述第三储能子系统还包括相变组件，其与所述第三透平组件连接，在所述第三透平组件的不同工况下，用于液化气体二氧化碳或气化液体二氧化碳。
在一些实施例中，本申请提出了一种气体压缩储能装置的储能方法，利用上述任一实施例中所述的气体压缩储能装置进行储能，包括以下过程：
储能阶段：低压水罐输出热水并经储热体组件加热蒸汽化，后通过第一透平组件压缩至高温高压状态，再释放压缩潜热至所述储热体组件中并液化得到高温高压水，高温高压水输入高压水罐储存；同时所述低压水罐中的保压气体输入，所述高压水罐中的保压气体输出做功；
释能阶段：所述高压水罐输出高温高压水并经所述储热体组件加热蒸汽化，后通过所述第一透平组件膨胀做功，再释放压缩潜热至所述储热体组件中并液化得到低压热水，低压热水输入所述低压水罐储存；同时所述高压水罐中的保压气体输入，所述低压水罐中的保压气体输出做功。
在一些实施例中，在储能阶段或释能阶段中，所述保压气体在不同工况中实现压缩或膨胀发电做功向所述低压水罐或所述高压水罐中。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本申请一实施例提出的气体压缩储能装置的结构示意图；
图2是本申请一实施例提出的气体压缩储能装置的结构示意图；
图3是本申请一实施例提出的气体压缩储能装置的结构示意图；
图4是本申请一实施例提出的气体压缩储能装置的结构示意图；
图5是本申请一实施例提出的气体压缩储能的方法流程图；
图中，1、第一储能子系统；11、低压水罐；12、中低温储热体；13、第一透平组件；131、第一压缩机；132、第一膨胀机；14、第一换热储热组件；141、第一热回收器；142、第一复热器；143、第一冷罐；144、第一热罐；15、高温储热体；16、高压水罐；
2、第二储能子系统；21、第二透平组件；211、第二压缩机；212、第二膨胀机；
3、第三储能子系统；31、第三透平组件；311、第三压缩机；312、第三膨胀机；32、第二换热储热组件；321、第二热回收器；322、第二复热器；323、第二冷罐；324、第二热罐；33、相变组件；331、冷凝器；332、蒸发器；34、高压储罐。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
参见图1为达到上述目的，本申请提出的一种气体压缩储能装置包括第一储能子系统1和保压组件；第一储能子系统1包括分别用于存储不同压力的热水且相互连通的低压水罐11和高压水罐16，以及分别与低压水罐11和高压水罐16连接的第一透平组件13和储热体组件；其中第一透平组件13在不同工况中实现热蒸汽压缩和利用热蒸汽膨胀发电做功；储热体组件在第一透平组件13的不同工况下，用于在保持恒定压力状态下气化热水生成热蒸汽或热蒸汽保持恒定压力状态下液化生成热水。
其中，第一储能子系统1包括低压水罐11和高压水罐16，第一透平组件13和储热体组件；其中可知的低压水罐11与环境绝热，其中具有一定的容纳空间，用于存储较低压力的热水，但是本申请中为了防止热水发生闪蒸，可在热水液面的上方利用保压组件充入保压气体维持压力平衡，低压水罐11的压力取值为0.1-0.5MPa。同时本实施例中的高压水罐16与环境绝热，其中具有一定的容纳空间，用于储存高压力的高温热水，但是本申请中为了防止高温热水发生闪蒸，可在高温热水液面的上方利用保压组件充入保压气体维持压力平衡。示例的高压水罐16的压力取值为1-5MPa。
本实施例中，第一透平组件13和储热体组件均设置在低压水罐11和高压水罐16之间，且与低压水罐11和高压水罐16连接，储热体组件其中储存低压水罐11和高压水罐16中热水气化释放的凝结热，可采用相变储冷材料进行储冷，或者可采用大量的显热储冷材料进行小温差储热，其在第一透平组件13的不同工况下，用于气化热水生成热蒸汽或液化热蒸汽生成热水。例如在第一透平组件13的储能阶段，低压水罐11输出低压热水经储热体组件加热蒸汽化生成热蒸汽，并在第一透平组件13压缩热蒸汽后，储热体组件回收压缩热蒸汽的热量，以液化热蒸汽生成高压热水，将高压热水存储在高压水罐16内。在第一透平组件13的释能阶段，高压水罐16输出高压热水经储热体组件加热蒸汽化生成热蒸汽，并在第一透平组件13内膨胀做功后，利用储热体组件回收做功后的热蒸汽热量，液化热蒸汽生成低压热水，将低压热水存储在低压水罐11内。
示例的，本实施例中的第一透平组件13在不同工况中实现热蒸汽压缩和利用热蒸汽膨胀发电做功，例如第一透平组件13包括第一压缩机131和第一膨胀机132，储热体组件包括中低温储热体12和高温储热体15，第一压缩机131实现热蒸汽压缩；第一膨胀机132用于高压热蒸汽膨胀并发电做功。其中第一压缩机131由电动机驱动实现热蒸汽压缩，可采用一段或多段，第一膨胀机132用于膨胀高压热蒸汽并推动发电机发电，可采用一段或多段。其中低温储热体12分别与第一压缩机131、第一膨胀机132和低压水罐11连接，在第一透平组件13的不同工况下，用于气化低压水罐11中的热水，使热水在保持恒定压力状态下生成热蒸汽或液化第一膨胀机132输出的做功后的热蒸汽，并使热蒸汽在保持恒定压力状态下生成热水；高温储热体15分别与第一压缩机131、第一膨胀机132和高压水罐16连接，在第一透平组件13的不同工况下，用于气化高压水罐16中的热水，使热水保持恒定压力状态下生成热蒸汽或液化第一压缩机131的压缩热蒸汽，使热蒸汽保持恒定压力状态下生成热水。
保压组件，其在第一透平组件13的不同工况下，用于向低压水罐11或高压水罐16内充入或输出保压气体，维持压力恒定，并通过保压过程实现储能功能。
示例的，保压组件包括第二储能子系统2和第三储能子系统3；其中第二储能子系统2在不同工况中生成压缩空气充入低压水罐11，或将低压水罐11中的压缩空气抽出进行膨胀做功；第三储能子系统3在不同工况中生成压缩工质气充入高压水罐16，或将高压水罐16中的压缩工质气抽出进行膨胀做功。
本申请主要的储能设备是高压水罐16和低压水罐11，储存液态水，容积相对于储气库来说缩小90％以上，完全可采用地面布置的压力容器，选址灵活且占地较小；本申请的储能装置中的设备均可采用现有成熟产品及技术进行系统集成，不需要重新开发新设备，有利于降低投资成本、加快储能设施的规模化建设；本申请采用的工质均为工业领域常用的天然工质，具有安全、环保、低成本的优点；本申请的工艺流程简单、可靠、运行维护成本低，便于采取无人值守运行模式。
在一些实施例中，第一储能子系统1还包括分别与第一透平组件13和储热体组件连接的第一换热储热组件14，其位于中低温储热体12和高温储热体15之间并与第一透平组件13换热连接，在第一透平组件13的不同工况下，向第一透平组件13中的热蒸汽释热或储热。
第一换热储热组件14包括第一热回收器141、第一热罐144、第一复热器142和第一冷罐143组成的储热介质循环回路，其中储热介质在第一热回收器141内回收第一压缩机131出口的热蒸汽的热量，并将回收的热量在第一复热器142中用于加热进入第一膨胀机132的热蒸汽；第一冷罐143和第一热罐144分别用于存储不同温度的储热介质。如图2所示，第一热回收器141的热侧进口连接第一压缩机131的出口，用于回收第一压缩机131出口热蒸汽的显热，传热给储热介质；储热介质吸收热量后存储在第一热罐144中，随着储热介质的循环，储热介质其进入第一复热器142中用于加热进入第一膨胀机132的热蒸汽，放热后的储热介质进入第一冷罐143，如此循环往复实现在第一透平组件13的不同工况下，向第一透平组件13中的气体热蒸汽释热或储热。
在一些实施例中，保压组件包括第二储能子系统2和第三储能子系统3；其中第二储能子系统2在不同工况中生成压缩空气充入低压水罐11，或将低压水罐11中的压缩空气抽出进行膨胀做功；第三储能子系统3在不同工况中生成压缩工质气充入高压水罐16，或将高压水罐16中的压缩工质气抽出进行膨胀做功。
其中，第二储能子系统2在不同工况中生成压缩空气充入低压水罐11，或将低压水罐11中的压缩空气抽出进行膨胀做功，可理解为在第一透平组件13的储能阶段，低压水罐11输出低压热水同时第二储能子系统2压缩空气，将生成的压缩空气充入低压水罐11以维持压力平衡防止热水闪蒸，同时在储能阶段中低压热水经过第一透平组件13和储热体组件生成高压热水充入高压水罐16内，高压水罐16内的压缩工质气抽出在第三储能子系统3进行膨胀做功。在第二透平组件21的释能阶段，高压水罐16输出高压热水同时第三储能子系统3生成压缩工质气充入高压水罐16以维持压力平衡防止高压水罐16内的热水闪蒸；同时高压热水经过第一透平组件13和储热体组件生成低压热水充入低压水罐11内，低压水罐11内的压缩空气抽出在第二储能子系统2进行膨胀做功。
示例的如图4所示，第二储能子系统2包括第二透平组件21其与低压水罐11连接，包括第二压缩机211和第二膨胀机212，其中第二压缩机211实现空气压缩，其中第二压缩机211由电动机驱动实现空气压缩，可采用一段或多段；第二膨胀机212用于压缩空气膨胀并发电做功，可采用一段或多段。第三储能子系统3包括第三透平组件31、第二换热储热组件32和高压储罐34；其中第三透平组件31在不同工况中实现工质气压缩和利用工质气膨胀发电做功；第二换热储热组件32在不同工况下，用于向第三透平组件31中的工质气释热或储热；高压储罐34与第三透平组件31连接，用于储存工质气。
如图3所示，工质气包括二氧化碳和氮气，第三透平组件31包括第三压缩机311和第三膨胀机312，其中第三压缩机311由电动机驱动实现工质气压缩，可采用一段或多段；第三膨胀机312用于压缩工质气膨胀并发电做功，可采用一段或多段。第二换热储热组件32包括第二热回收器321、第二热罐324、第二复热器322和第二冷罐323组成的储热介质循环回路；储热介质在第二热回收器321内回收第三压缩机311输出的工质气热量；并在第二复热器322内将热量传递给进入第三膨胀机312的工质气；第二冷罐323和第二热罐324分别用于存储不同温度的储热介质。如图3和图4所示第三压缩机311的出口连接第二热回收器321的热侧，第三压缩机311出口工质气的显热传热给储热介质；储热介质吸收热量后存储在第二热罐324中，随着储热介质的循环，其进入第二复热器322中用于将储热介质的热量传递给进入第二膨胀机212的工质气，放热后的储热介质进入第二冷罐323，如此循环往复实现在第三透平组件31的不同工况下，用于向第三透平组件31中的压缩工质气释热或储热。
在一些实施例中，当工质气为二氧化碳时，第三储能子系统3还包括相变组件33，其与第三透平组件31连接，在第三透平组件31的不同工况下，用于液化气体二氧化碳或气化液体二氧化碳。
第三储能子系统3还包括相变组件33，如图4所示相变组件33包括冷凝器331和蒸发器332；冷凝器331用于将第二热回收器321排出的二氧化碳气体冷凝成液体二氧化碳并分离出水，蒸发器332用于将液体二氧化碳气化后输入第二复热器322。即冷凝器331连接第二热回收器321的热侧，将第二热回收器321输出的气体二氧化碳再经冷凝器331液化得到液体二氧化碳，通过冷凝器331与高压储罐34连接，将常温液体二氧化碳输入高压储罐34储存。同时蒸发器332与高压储罐34连接，在一些工况中高压储罐34输出液体二氧化碳经蒸发器332气化，蒸发器332出口连接第二复热器322的冷侧，使得二氧化碳气体进一步被加热。
在一些实施例中，本申请提出了一种气体压缩储能装置的储能方法如图5所示，利用上述任一实施例中的气体压缩储能装置进行储能，包括以下过程：
S1储能阶段：低压水罐11输出热水并经储热体组件加热蒸汽化，后通过第一透平组件13压缩至高温高压状态，再释放压缩潜热至储热体组件中并液化得到高温高压水，高温高压水输入高压水罐16储存；同时低压水罐11中的保压气体输入，高压水罐16中的保压气体输出做功；
S2释能阶段：高压水罐16输出高温高压水并经储热体组件加热蒸汽化，后通过第一透平组件13膨胀做功，再释放压缩潜热至储热体组件中并液化得到低压热水，低压热水输入低压水罐11储存；同时高压水罐16中的保压气体输入，低压水罐11中的保压气体输出做功。
在一些实施例中，在储能阶段或释能阶段中，保压气体在不同工况中实现压缩或膨胀发电做功向低压水罐11或高压水罐16中。
其中，具体的以工质气为二氧化碳为例进行详细说明，储能阶段：低压水罐11输出热水，经中低温储热体12加热蒸汽化，再经第一压缩机131压缩至高温高压状态，再经第一热回收器141将热量传递给从第一冷罐143出来并进入第一热罐144的储热介质，再释放潜热至高温储热体15中并液化，再将高温高压水输入高压水罐16储存；低压水罐11由压缩空气保压，在储能阶段，空气经第二压缩机211压缩增压后输入低压水罐11；同时压缩二氧化碳经第三压缩机311增压升温，再经第二热回收器321将热量传递给从第二冷罐323出来并进入第二热罐324的储热介质，再经冷凝器331液化并分离出水，液体二氧化碳输入高压储罐34储存。
释能阶段：高压水罐16输出高温高压水，从高温储热体15吸热并气化，再经第一复热器142吸收从第一热罐144出来并进入第一冷罐143的储热介质的热量，再经第一膨胀机132发电并降温降压，再释放潜热至中低温储热体12并液化，再将热水输入低压水罐11储存；
同时高压水罐16由压缩二氧化碳保压；高压储罐34输出液体二氧化碳，经蒸发器332气化，再经第二复热器322吸收从第二热罐324出来并进入第二冷罐323的储热介质的热量，再经第三膨胀机312发电并降温降压，再输入高压水罐16；低压水罐11输出压缩空气并经第二膨胀机212发电，再排入大气；低压水罐11为常压时，由大气保压。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的至少一个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种气体压缩储能装置，其特征在于，包括
第一储能子系统；其包括分别用于存储不同压力的热水且相互连通的低压水罐和高压水罐，以及分别与所述低压水罐和所述高压水罐连接的第一透平组件和储热体组件；其中所述第一透平组件在不同工况中实现热蒸汽压缩和利用热蒸汽膨胀发电做功；所述储热体组件在所述第一透平组件的不同工况下，用于在保持恒定压力状态下气化热水生成热蒸汽或热蒸汽保持恒定压力状态下液化生成热水；以及
保压组件，其在所述第一透平组件的不同工况下，用于向所述低压水罐或所述高压水罐内充入或输出保压气体，维持压力恒定，并通过保压过程实现储能功能。
2.根据权利要求1所述的气体压缩储能装置，其特征在于，储热体组件包括中低温储热体和高温储热体；其中所述低温储热体分别与所述第一透平组件和所述低压水罐连接，在所述第一透平组件的不同工况下，用于气化所述低压水罐中的热水，使热水在保持恒定压力状态下生成热蒸汽或液化所述第一透平组件输出的做功后的热蒸汽，并使热蒸汽在保持恒定压力状态下生成热水；所述高温储热体分别与所述第一透平组件和所述高压水罐连接，在所述第一透平组件的不同工况下，用于气化所述高压水罐中的热水，使热水保持恒定压力状态下生成热蒸汽或液化所述第一透平组件输出的压缩热蒸汽，使热蒸汽保持恒定压力状态下生成热水。
3.根据权利要求2所述的气体压缩储能装置，其特征在于，所述第一储能子系统还包括分别与所述第一透平组件和所述储热体组件连接的第一换热储热组件，其位于所述中低温储热体和所述高温储热体之间并与所述第一透平组件换热连接，在所述第一透平组件的不同工况下，向所述第一透平组件中的热蒸汽释热或储热。
4.根据权利要求3所述的气体压缩储能装置，其特征在于，所述保压组件包括第二储能子系统和第三储能子系统；其中第二储能子系统在不同工况中生成压缩空气充入所述低压水罐，或将所述低压水罐中的压缩空气抽出进行膨胀做功；所述第三储能子系统在不同工况中生成压缩工质气充入所述高压水罐，或将所述高压水罐中的压缩工质气抽出进行膨胀做功。
5.根据权利要求4所述的气体压缩储能装置，其特征在于，所述第一透平组件包括第一压缩机和第一膨胀机，所述第一压缩机实现热蒸汽压缩；所述第一膨胀机用于高压热蒸汽膨胀并发电做功。
6.根据权利要求5所述的气体压缩储能装置，其特征在于，所述第一换热储热组件包括第一热回收器、第一热罐、第一复热器和第一冷罐组成的储热介质循环回路，其中储热介质在所述第一热回收器内回收所述第一压缩机出口的热蒸汽的热量，并将回收的热量在所述第一复热器中用于加热进入所述第一膨胀机的热蒸汽；所述第一冷罐和所述第一热罐分别用于存储不同温度的储热介质。
7.根据权利要求6所述的气体压缩储能装置，其特征在于，所述第二储能子系统包括第二透平组件，其与所述低压水罐连接，包括第二压缩机和第二膨胀机，其中所述第二压缩机实现空气压缩；所述第二膨胀机用于压缩空气膨胀并发电做功。
8.根据权利要求7所述的气体压缩储能装置，其特征在于，所述第三储能子系统包括第三透平组件、第二换热储热组件和高压储罐；其中所述第三透平组件在不同工况中实现工质气压缩和利用工质气膨胀发电做功；所述第二换热储热组件在不同工况下，用于向所述第三透平组件中的工质气释热或储热；所述高压储罐与所述第三透平组件连接，用于储存工质气。
9.根据权利要求8所述的气体压缩储能装置，其特征在于，所述第三透平组件包括第三压缩机和第三膨胀机，其中所述第三压缩机实现工质气压缩；所述第三膨胀机用于压缩工质气膨胀并发电做功。
10.根据权利要求9所述的气体压缩储能装置，其特征在于，所述第二换热储热组件包括第二热回收器、第二热罐、第二复热器和第二冷罐组成的储热介质循环回路；储热介质在所述第二热回收器内回收所述第三压缩机输出的工质气热量；并在所述第二复热器内将热量传递给进入第三膨胀机的工质气；所述第二冷罐和所述第二热罐分别用于存储不同温度的储热介质。
11.根据权利要求8所述的气体压缩储能装置，其特征在于，所述工质气包括二氧化碳和氮气，当工质气为二氧化碳时，所述第三储能子系统还包括相变组件，其与所述第三透平组件连接，在所述第三透平组件的不同工况下，用于液化气体二氧化碳或气化液体二氧化碳。
12.一种气体压缩储能装置的储能方法，其特征在于，利用权利要求1-11中任一所述的气体压缩储能装置进行储能，包括以下过程：
储能阶段：低压水罐输出热水并经储热体组件加热蒸汽化，后通过第一透平组件压缩至高温高压状态，再释放压缩潜热至所述储热体组件中并液化得到高温高压水，高温高压水输入高压水罐储存；同时所述低压水罐中的保压气体输入，所述高压水罐中的保压气体输出做功；
释能阶段：所述高压水罐输出高温高压水并经所述储热体组件加热蒸汽化，后通过所述第一透平组件膨胀做功，再释放压缩潜热至所述储热体组件中并液化得到低压热水，低压热水输入所述低压水罐储存；同时所述高压水罐中的保压气体输入，所述低压水罐中的保压气体输出做功。
13.根据权利要求12所述的储能方法，其特征在于，在储能阶段或释能阶段中，所述保压气体在不同工况中实现压缩或膨胀发电做功向所述低压水罐或所述高压水罐中。
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