WO2018120439A1

WO2018120439A1 - 气液两相联合储能发电系统及其储能发电方法

Info

Publication number: WO2018120439A1
Application number: PCT/CN2017/076801
Authority: WO
Inventors: 姜彤; 陈紫薇
Original assignee: 华北电力大学
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2017-03-15
Publication date: 2018-07-05
Also published as: CN106677966B; CN106677966A

Abstract

一种气液两相联合储能发电系统，该气液两相联合储能发电系统包括压缩气体存储单元(110)、第一气体管道(120)、液体活塞装置(130)、液压势能转换单元(140)以及第一抽蓄发电单元(150)。该气液两相联合储能发电系统可通过将液体活塞装置(130)与液压势能转换单元(140)的第一端口组(141)相连并向第一端口组(141)接收和输出液压势能，将第一抽蓄发电单元(150)与液压势能转换单元(140)的第二端口组(142)相连并向第二端口组(142)接收和输出液压势能来提供一种储能发电装置。还涉及使用该系统的储能发电方法。

Description

气液两相联合储能发电系统及其储能发电方法

技术领域

本发明的实施例涉及一种气液两相联合储能发电系统以及一种气液两相联合储能发电系统的储能发电方法。

背景技术

随着电力系统的发展，储能发电技术对电网的稳定性和经济性起到越来越重要的作用。储能发电技术可在电网负荷较低时将多余电能存储起来，在电网负荷较高的时候利用储能进行发电以提高整个电力系统的稳定性和经济性。同时，储能发电技术还可适于调频、调相、稳定电力系统的周波和电压、以及提高发电站发电效率等用途。

另一方面，随着光伏发电、风电等新能源发电技术的快速发展，风电和太阳能并网装机容量也随之越来越大。然而，风电和太阳能光伏等新能源发电技术固有的间歇性和波动性对电网的冲击很大，导致我国风电和光伏发电未并网比例较高，造成能源损失和经济损失。

发明内容

本发明至少一实施例提供一种气液两相联合储能发电系统及其储能发电方法。该气液两相联合储能发电系统包括压缩气体存储单元、第一气体管道、液体活塞装置、液压势能转换单元以及第一抽蓄发电单元。压缩气体存储单元包括相互连通的液体存储空间、气体存储空间以及与液体存储空间相连的第一高压液体管道；第一气体管道用于储能时输送待压缩气体以及发电时输送膨胀后气体，液体活塞装置与气体存储空间、第一气体管道分别相连；液压势能转换单元包括第一端口组和第二端口组；活塞液体装置与第一端口组相连并被配置为向第一端口组接收和输出液压势能，第一抽蓄发电单元与第二端口组相连并被配置为向第二端口组接收和输出液压势能。该气液两相联合储能发电系统可降低成本并提高储能发电效率。

本发明至少一实施例提供一种气液两相联合储能发电系统，包括压缩气体存储单元、第一气体管道、液体活塞装置、液压势能转换单元以及第一抽蓄发电单元；压缩气体存储单元包括相互连通的液体存储空间、气体存储空间以及与所述液体存储空间相连的第一高压液体管道，所述气体存储空间被配置为存储具有稳定压强的压缩气体并利用所述压缩气体储能，所述液体存储空间被配置为存储液体，所述第一高压液体管道被配置通过对所述液体存储空间输入或输出液体来维持所述压缩气体的压强；第一气体管道被配置为储能时输送待压缩气体以及发电时输送膨胀后气体；液体活塞装置与所述气体存储空间、所述第一气体管道分别相连；液压势能转换单元包括第一端口组和第二端口组并被配置为将所述第一端口组的液压势能转换为所述第二端口组的液压势能和将所述第二端口组的液压势能转换为所述第一端口组的液压势能；第一抽蓄发电单元被配置为利用电能抽取液体以将电能转化为液压势能或利用液压势能发电，所述液体活塞装置与所述第一端口组相连并被配置为向所述第一端口组接收和输出液压势能，所述第一抽蓄发电单元与所述第二端口组相连并被配置为向所述第二端口组接收和输出液压势能。

本发明至少一实施例提供一种气液两相联合储能发电系统的储能发电方法，其包括：在储能阶段，使用所述第一抽蓄发电单元抽取液体以将电能转化为液压势能并输出至所述第二端口组；使用所述液压势能转换单元将所述第二端口组的液压势能转为所述第一端口组的液压势能；利用所述第一端口组的液压势能将液体送入所述液体活塞装置使待压缩气体压缩为所述压缩气体；将所述液体活塞装置的所述压缩气体等压迁移或等密度迁移至所述压缩气体存储单元；在发电阶段，将所述压缩气体存储单元中存储的所述压缩气体部分等压迁移或等密度迁移至所述液体活塞装置；利用所述液体活塞装置的所述压缩气体膨胀推动液体做功，在所述第一端口组形成液压势能；使用所述液压势能转换单元将所述第一端口组的液压势能转为所述第二端口组的液压势能；以及使用所述第一抽蓄发电单元利用所述第二端口组的液压势能进行发电。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。

图1为本发明一实施例提供的一种气液两相联合储能发电系统的示意图；

图2为本发明一实施例提供的另一种气液两相联合储能发电系统的示意图；

图3为本发明一实施例提供的一种液压势能转换单元的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的一种气液两相联合储能发电系统的总体结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的一种液压势能转换单元连接方式示意图；

图6为本发明一实施例提供的一种第二液体源的结构示意图；

图7为本发明一实施例提供的一种第一抽蓄发电单元的结构示意图；

图8为本发明一实施例提供的另一种第一抽蓄发电单元的结构示意图；

图9为本发明一实施例提供的另一种第一抽蓄发电单元的结构示意图；

图10为本发明一实施例提供的一种液体活塞装置的结构示意图；

图11为本发明一实施例提供的一种压缩气体存储单元的结构示意图；

图12为本发明一实施例提供的另一种压缩气体存储单元的结构示意图；

图13为本发明一实施例提供的另一种压缩气体存储单元的结构示意图；

图14为本发明一实施例提供的另一种气液两相联合储能发电系统的总体结构示意图；

图15为本发明一实施例提供的另一种气液两相联合储能发电系统的总体结构示意图；

图16为本发明一实施例提供的另一种气液两相联合储能发电系统的总体结构示意图；

图17为本发明一实施例提供的另一种气液两相联合储能发电系统的总体结构示意图；

图18为本发明一实施例提供的另一种气液两相联合储能发电系统的总体结构示意图；以及

图19为本发明一实施例提供的另一种储能发电方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

在研究中，本申请的发明人发现：作为通常的大容量储能技术，抽水蓄能技术对地理环境要求苛刻、建设周期长；而压缩气体储能技术存在一定的局限性，其主要缺点是在与燃气轮机配合时需要消耗燃气，并且会产生环境污染、易泄漏、能量密度低等问题。另外，在气体压缩、膨胀时，温度变化剧烈，对相关设备的伤害较大，从而导致设备成本以及设备检修成本较高。

本发明实施例提供一种气液两相联合储能发电系统及其储能发电方法。该气液两相联合储能发电系统包括：压缩气体存储单元、第一气体管道、液体活塞装置、液压势能转换单元以及第一抽蓄发电单元。压缩气体存储单元包括相互连通的液体存储空间、气体存储空间以及与液体存储空间相连的第一高压液体管道；气体存储空间用于存储具有稳定压强的压缩气体并利用该压缩气体储能；液体存储空间用于存储液体；第一高压液体管道通过对液体存储空间输入或输出液体来维持压缩气体的压强，液体不能被压缩，因此通过输入输出液体改变液体存储空间体积，从而改变气体存储空间体积，使气体压强增大或减小。第一气体管道在储能时用于输送待压缩气体，在发电时用于输送膨胀后的气体。液体活塞装置与气体存储空间、第一气体管道分别相连。液压势能转换单元包括第一端口组和第二端口组并用于将第一端口组的液压势能转换为第二端口组的液压势能和将第二端口组的液压势能转换为第一端口组的液压势能。第一抽蓄发电单元用于利用电能抽取液体(例如，水)以将电能转化为液压势能或利用液压势能发电。液体活塞装置与第一端口组相连并被配置为向第一端口组接收和输出液压势能，第一抽蓄发电单元与第二端口组相连并被配置为向第二端口组接收和输出液压势能。由此，该气液两相联合储能发电系统可提供一种新型储能发电系统。该气液两相联合储能发电系统不需要设置燃气轮机，从而可不消耗燃气，可避免产生环境污染等问题。另外，由于压缩气体存储单元可通过第一高压液体管道对液体存储空间输入或输出液体来维持压缩气体的压强，从而可避免在气体压缩、膨胀时对压缩气体存储单元的损害，延长压缩气体存储单元的寿命；同时还可利用压缩气体存储单元恒压存储的特性为第一抽蓄发电单元提供稳定的水头，降低水头变化对水轮发电机叶片的损耗，提高发电效率。

下面结合附图对本发明实施例提供的气液两相联合储能发电系统以及储能发电方法进行说明。

实施例一

本实施例提供一种气液两相联合储能发电系统。如图1所示，该气液两相联合储能发电系统包括压缩气体存储单元110、第一气体管道120、液体活塞装置130、液压势能转换单元140以及第一抽蓄发电单元150。压缩气体存储单元110包括相互连通的液体存储空间111和气体存储空间112(液体存储空间111中的液体和气体存储空间112的气体可相互接触)以及与液体存储空间111相连的第一高压液体管道129；气体存储空间112用于存储具有稳定压强的压缩气体并利用该压缩气体储能；液体存储空间111用于存储液体；第一高压液体管道129通过对液体存储空间111输入或输出液体来维持压缩气体的压强。第一气体管道120用于在储能时输送待压缩气体(例如，第一气体管道可与待压缩气体源相连)以及发电时输送膨胀后气体。液体活塞装置130与气体存储空间112、第一气体管道120分别相连。液压势能转换单元140包括第一端口组141和第二端口组142并用于将第一端口组141的液压势能转换为第二端口组142的液压势能以及将第二端口组142的液压势能转换为第一端口组141的液压势能。第一抽蓄发电单元150可用于利用电能抽取液体(例如，水)以将电能转化为液压势能和利用液压势能发电。液体活塞装置130与第一端口组141相连并可向第一端口组141接收和输出液压势能，第一抽蓄发电单元150与第二端口组142相连并可向第二端口组142接收和输出液压势能。需要说明的是，上述液体存储空间和气体存储空间是指液体或气体所占据的空间，另外，上述液体存储空间和气体存储空间的分界线可随着液体的增加、气体的减少或者液体的减少、气体的增加而变化，并非固定的空间。

在本实施例提供的气液两相联合储能发电系统中，该气液两相联合储能发电系统可提供一种新型储能发电系统，在储能时，该气液两相联合储能发电系统可通过第一抽蓄发电单元将电能转换为液压势能(例如，通过抽水的方式)并输送至液压势能转换单元的第二端口组，通过液压势能转换单元将第二端口组的液压势能转为第一端口组的液压势能并转换为液体活塞装置中液体的液压势能，液体活塞装置中液体可将液体活塞装置中的气体压缩为压缩气体并等压迁移至压缩气体存储单元中，从而将液体活塞装置中液体的液压势能存储在压缩气体中，进而实现将电能存储在压缩气体中。例如，可在电力系统(电网)负荷较小时进行储能。在发电时，该气液两相联合储能发电系统可通过将压缩气体存储单元中的压缩气体等压迁移至液体活塞装置中，压缩气体膨胀做功，从而可将压缩气体存储的能量转化为液体活塞装置中液体的液压势能并输送至第一端口组，此时可通过液压势能转换单元将第一端口组的液压势能转为第二端口组的液压势能并输送至第一抽蓄发电单元进行发电，进而实现将压缩气体中存储的能量转化为电能。该气液两相联合储能发电系统不需要设置燃气轮机，从而可不消耗燃气，可节约成本并且可避免产生环境污染等问题。另外，由于压缩气体存储单元可通过对液体存储空间输入或输出液体来维持压缩气体的压强，例如，当液体存储空间里的压强下降并超过预设的值时，可向该液体存储空间输入液体来提高该液体存储空间里的压强，当液体存储空间里的压强上升并超过预设的值时，可将该液体存储空间中的液体部分排出来降低该液体存储空间里的压强，从而可避免在气体压缩、膨胀时对压缩气体存储单元的损害，延长压缩气体存储单元的寿命。另一方面，由于压缩气体存储单元不用针对因压缩气体膨胀或压缩而导致的压力变化和温度变化而进行设计(存储具有稳定压强的压缩气体)，因此可减少压缩气体存储单元的建造成本或制造成本。需要说明的是，上述的等压迁移是指将压缩气体从压缩气体存储单元向液体活塞装置转移并保持压缩气体的压强不变，或者将压缩气体从液体活塞装置向压缩气体存储单元转移并保持压缩气体的压强不变。

值得注意的是，上述的液体活塞装置可以为多个具体的液体活塞部件，例如多个液体活塞部件可通过分级压缩的方式串联，也可采用可变耐压级连的方式进行设置。

例如，在本实施例一示例提供的气液两相联合储能发电系统中，如图2所示，第一高压液体管道129一端可与液体存储空间111相连，另一端与第二端口组142相连。由于第一抽蓄发电单元150也与第二端口组142相连，第一高压液体管道129同时也与第一抽蓄发电单元150相连。由此，该气液两相联合储能发电系统可在等压迁移时，通过第一抽蓄发电单元150来调整压缩气体存储单元110(通过第一高压液体管道129)的进/出水量，来保证压缩气体存储单元110中存储的压缩气体的稳定压强。另一方面，该气液两相联合储能发电系统可在发电时通过压缩气体存储单元110的稳定压强来保证第一抽蓄发电单元150的定水头发电，从而提高该气液两相联合储能发电系统的发电效率。例如，在第一抽蓄发电单元包括水轮发电机时，通常的水轮发电机要达到最高的发电效率需要进行定水头发电，并且不断变化(不稳定)的水头会对水轮发电机的叶片产生较大损害，造成发电效率下降；因此，在本实施例提供气液两相联合储能发电系统中，第一高压液体管道同时也与第一抽蓄发电单元相连，也就是说压缩气体存储单元与第一抽蓄发电单元相连，从而可利用压缩气体存储单元的稳定压强来稳定第一抽蓄发电单元发电时的入口水头，从而使第一抽蓄发电单元达到较高的发电效率。

例如，在本实施例一示例提供的气液两相联合储能发电系统中，如图2所示，液压势能转换单元140还包括转换调节单元143，用于调节液压势能转换单元140的液压势能转换速率。由此，该气液两相联合储能发电系统可在等压迁移时通过转换调节单元来调整压缩气体存储单元的进/出水量，从而来保证压缩气体存储单元110的稳定压强。

需要说明的是，上述的第一抽蓄发电单元来调整压缩气体存储单元(通过第一高压液体管道和液体阀门)的进/出水量来来保证压缩气体存储单元的稳定压强的方式和上述的通过转换调节单元来调整压缩气体存储单元的出水量，从而来保证压缩气体存储单元的稳定压强可单独使用也可配合使用，也就是说，通过同时使用上述的第一抽蓄发电单元和转换调节单元来调节压缩气体存储单元的进出水量。当然，本发明实施例包括但不限于此，还可采用它其他方式来保证压缩气体存储单元的稳定压强。例如，可将第一高压液体管道的另一端与外部水利设备相连，通过外部水利设备利用外部水源来保证压缩气体存储单元的稳定压强；也可将第一高压液体管道的另一端与第一端口组相连，通过第一端口组来保证压缩气体存储单元的稳定压强。

例如，如图2所示，本实施例一示例提供的气液两相联合储能发电系统还包括第一液体源170。第一液体源170与第一抽蓄发电单元150和液压势能单元140的第二端口组142分别相连，第一抽蓄发电单元150可抽取第一液体源170中的液体并输送至液压势能单元140的第二端口组142并经液压势能单元140流回第一液体源170，也就是说，第一液体源170、第一抽蓄发电单元150、液压势能转换单元140以及第一液体源170可构成一个液体循环，从而可连续地将电能转换为液压势能并输送至液压势能转换单元140的第二端口组142；或者，液压势能转换单元140可利用第二端口组142的液压势能抽取第一液体源170中的液体并输送至第一抽蓄发电单元150进行发电并经第一抽蓄发电单元150后流回第一液体源170，也就是说，第一液体源170、液压势能转换单元140、第一抽蓄发电单元150以及第一液体源170可构成一个液体循环，从而可连续地将第二端口组142的液压势能转换为电能。需要说明的是，本发明实施例包括但不限于此，还可采用其他具体方式和设备来实现第二端口组的液压势能和电能之间的相互转换。需要说明的是，上述的液体循环包括封闭循环也包括非封闭循环，例如，在该储能发电系统的发电过程中，气体从压缩气体存储单元迁出，流出第一液体源的水等于流回第一液体源的水加上流入压缩气体存储单元的水。

例如，如图2所示，本实施例一示例提供的气液两相联合储能发电系统还包括第二液体源160。第二液体源160与液体活塞装置130和液压势能转换单元140的第一端口组141分别相连并用于接收液体活塞装置130排出的液体以及向液体活塞装置130提供液体，也就是说，第二液体源160、第一端口组141以及液体活塞装置130可构成一个液体循环，可利用第一端口组141的液压势能将第二液体源160中的液体输送至液体活塞装置130，进而实现将第一端口组141的液压势能转为液体活塞装置130中液体的液压势能。另外，第二液体源160还可提供不同温度的液体以对液体活塞装置130内气体压缩膨胀过程进行温度控制，第二液体源160中液体可以为水或油，但不限于此。

例如，在本实施例一示例提供的气液两相联合储能发电系统中，如图3所示，液压势能转换单元140包括第一液压活塞机构144和第二液压活塞机构145。第一液压活塞机构144包括第一活塞1440，第二液压活塞机构145包括第二活塞1450；第一活塞1440和第二活塞1450通过连杆146相连，并且第一液压活塞机构144包括第一端口组141，第二液压活塞机构145包括第二端口组142。由此，当液体推动第一活塞1440运动时，第一活塞1440可通过连杆146带动第二活塞1450运动，当液体推动第二活塞1450运动时，第二活塞1450可通过连杆146带动第一活塞1440运动，从而该液压势能转换单元140可将第一端口组141的液压势能转换为第二端口组142的液压势能或将第二端口组142的液压势能转换为第一端口组141的液压势能。需要说明的是，第一端口组或第二端口组可包括设置在第一液压活塞机构或第二液压活塞机构两端的端口，从而可通过改变液体进入第一液压活塞机构或第二液压活塞结构的端口位置，使第一活塞或第二活塞做往复运动，从而使得液压势能转换单元可进行连续地转换。

例如，第一液压活塞机构与第二液压活塞机构可具有不同的横截面积，从而可改变第一端口组和第二端口组的液体流量比。当然，该液压势能转换单元可替换为自适应液压势能转换单元，从而可调节第一端口组和第二端口组的液体流量比，本发明实施例在此不作限制。当然，该液压势能转换单元可包括多个不同截面积的液压缸组成第一液压活塞机构和第二液压活塞机构，从而可调节第一端口组和第二端口组的液体流量比，本发明实施例在此不作限制。

例如，如图3所示，转换调节单元143可包括第一电机1430。第一电机1430可调整第一活塞1440和第二活塞1450的运动速率，平衡液压势能转换单元140的第一端口组141和第二端口组142的液压势能，从而调整第一端口组141或第二端口组142的液体流量。

例如，图4示出了一种气液两相联合储能发电系统的总体结构示意图。如图4所示，该气液两相联合储能发电系统包括：压缩气体存储单元110、第一气体管道120、液体活塞装置130、液压势能转换单元140、第一抽蓄发电单元150、第二液体源160以及第一液体源170。压缩气体存储单元110的气体存储空间112通过压缩气体管道122与液体活塞装置130相连；液体活塞装置130与第一气体管道120相连；液体活塞装置130通过液体管道123与第二液体源160相连；液压势能转换单元140的第一端口组141分别通过液体管道125和液体管道126与液体活塞装置130和第二液体源160连接；液压势能转换单元140的第二端口组142分别通过第一高压液体管道129、液体管道127、128与压缩气体存储单元110的液体存储空间111、第一液体源170相连；第一抽蓄发电单元150分别连接第一高压液体管道129、第二端口组142和第一液体源170。转换调节单元143包括第一电机1430，与连杆146相连，用于控制活塞1450的运动速度。需要说明的是，图4还示出了阀门F1、F2、F10、F11、F12、F13、F14、F15、F16、F17、F18、F19、F20、F24、F30、F35、F36以及设置在液体管道123上的第二电机182。F1设置在第一气体管道120上；F2和F24设置在气体存储空间112和液体活塞装置130之间，压缩气体管道122上；F10设置在第二液体源160和液体活塞装置130之间，液体管道123上；F11设置在第二液体源160和液体活塞装置130之间，液体管道126上；F12、F13、F16以及F17设置在液压势能转换单元140的第二端口组142，F14、F15、F18以及F19设置在液压势能转换单元140的第一端口组141；F20设置在第二端口组142和液体存储空间111之间，第一高压液体管道129上；F30设置在第一抽蓄发电单元150和液体管道127之间；F35设置在第二端口组142和第一抽蓄发电单元150之间；F36设置在液体管道127上。当然，该气液两相联合储能发电系统中的阀门的数量和位置可根据实际情况进行设置，本发明实施例在此不作限制。

该气液两相联合储能发电系统的储能过程为：打开阀门F1，使液体活塞装置130的液体活塞装置132中充满待压缩气体；所有阀门关闭，假设液压势能转换单元140的活塞先向右运动(也可先向左运动，本发明实施例在此不作限制)，打开阀门F9、F11、F12、F15、F17、F18、F20、F30、F35、F39，控制第一电机1430使第二活塞1450并通过连杆146带动第一活塞1440先向右运动，控制第一抽蓄发电单元150利用需要消纳的电能将第一液体源170中液体经液体管道128输送至第二端口组142并且在第一高压液体管道129与第一液体源170的压强差的作用下，推动第二活塞1450并通过连杆146带动第一活塞1440向右运动，同时，通过控制第一电机1430和第一抽蓄发电单元150，使压缩气体存储单元110液体流入量等于流出量，以保证压缩气体存储单元110压强恒定；由于第二活塞1450通过连杆146带动第一活塞1440向右运动，第二液体源160中的液体经阀门F11、液体管道126、阀门F15、F18、F9以及液体管道125注入液体活塞装置130，液体活塞装置130中的液体压缩液体活塞装置130中的气体，气体压缩过程释放的热量被液体活塞装置130中的液体吸收，液体活塞装置130中的气体储存势能；当第二活塞运动到最右端后，关闭阀门F12、F15、F17、F18并打开阀门F13、F14、F16、F19，第一抽蓄发电单元150将第一液体源170中液体经液体管道128输送至第二端口组142并且在第一高压液体管道129与第一液体源170的压强差的作用下，推动第二活塞1450并通过连杆146带动第一活塞1440向左运动，从而继续使液体活塞装置130中的液体压缩液体活塞装置130中的气体；循环上述往复运动(第二活塞1450先向右后向左的运动)，直到液体活塞装置130中的气体被压缩到指定压强；打开阀门F2、F24，此时液体活塞装置130和压缩气体存储单元110的气体存储空间112经压缩气体管道122连通；自第二液体源160经液体管道126注入液体活塞装置130的液体将压缩后的压缩气体等压迁移到压缩气体存储单元110的气体存储空间112中，此时可通过调整第一电机1430控制压缩气体存储单元110的液体存储空间111的出水量和/或调整第一抽蓄发电单元150控制压缩气体存储单元110的液体存储空间111的入水量，使压缩气体存储单元110的液体存储空间111的出水量与压缩气体的进气量和入水量之和相等，从而保证压缩气体存储单元110在等压迁移的过程中，压缩气体的压强保持稳定；气体等压迁移结束后，关闭所有阀门；打开阀门F1、F10，控制第二电机182将液体活塞装置130中的液体排入第二液体源160(当然，也可不设置第二电机182，利用液体活塞装置130和第二液体源160的高度差将液体活塞装置130中的液体排入第二液体源160，本发明实施例在此不作限制)，同时通过第一气体管道120和阀门F1将待压缩气体送入并充满整个液体活塞装置130；所有阀门关闭，并重复上述的压缩过程，直到压缩气体存储单元110中存储满气体或需要消纳的电能消耗完毕。

该气液两相联合储能发电系统的发电过程为：液体活塞装置130中充满液体；关闭所有阀门，假设液压势能转换单元140的活塞(例如，第二活塞1450)先向左运动，打开阀门F2、F9、F11、F12、F15、F17、F18、F20、F24、F30、F35、F36，此时压缩气体存储单元110的气体存储空间112与液体活塞装置130通过压缩气体管道122相连；液体活塞装置130中的液体经液体管道125、阀门F9、F18、F15、液体管道126流入第二液体源160，第一液体源170中的液体经液体管道128、液体管道127、阀门F12、阀门F17以及第一高压液体管道129流入压缩气体存储单元110，压缩气体存储单元110中的液体在压缩气体存储单元110与第一液体源170的压强差作用下经第一抽蓄发电单元150发电，此时可通过调整第一电机1430使经第一高压液体管道129注入压缩气体存储单元110的液体的量等于流出压缩气体存储单元110的液体的量与迁出的压缩气体的量之和，从而使压缩气体从压缩气体存储单元110等压迁移到液体活塞装置130中；从压缩气体存储单元110等压迁移出所需的压缩气体后，关闭阀门F2和F24，压缩气体在液体活塞装置130中膨胀并推动液体活塞装置130中的液体，并且压缩气体在膨胀做功时可吸收液体的热量，将压缩气体存储的能量转换为液体活塞装置130中液体的液压势能，液体活塞装置130中的液体经液体管道125、阀门F9、F18、F15、液体管道126流入第二液体源160，第一液体源170中的液体经液体管道128、液体管道127、阀门F12、阀门F17并在压缩气体存储单元110与第一液体源170的压强差作用下经第一抽蓄发电单元150发电，此时可通过调整第一电机1430使经第一高压液体管道129注入压缩气体存储单元110的液体的量等于流出压缩气体存储单元110的液体的量，以保持压缩气体存储单元110中压强稳定；待液压势能转换单元140的活塞(例如，第二活塞1450)运动到最左端后，关闭阀门F15、F18、F12、F17，打开阀门F19、F14、F16、F13，液体活塞装置130中的液体经液体管道125、阀门F9、F19、F14、液体管道126流入第二液体源160，第一液体源170中的液体经液体管道128、液体管道127、阀门F13、阀门F16并在压缩气体存储单元110与第一液体源170的压强差作用下经第一抽蓄发电单元150发电，此时势能转换单元140的活塞(例如，第二活塞1450)向右运动；重复上述液压势能转换单元的活塞的往复运动，直到液体活塞装置130中的压缩气体压强低于某一压强值，或液体活塞装置130中的液体完全排出到第二液体源160中。

例如，在本实施例一示例提供的气液两相连个储能发电系统中，如图5所示，液压势能转换单元的另一种连接方式为：第一端口组分别连接液体活塞装置130与第一缓冲池210，第二端口组分别连接第一缓冲罐210与第一液体源170，第一抽蓄发电单元150分别连接第一缓冲罐210与第一液体源170。储能时，第一抽蓄发电单元150将第一液体源170内液体抽入第一缓冲罐210，液体在第一缓冲罐210与第一液体源170液压差的作用下从第一缓冲罐210经第二端口组流入第一液体源170，推动液压势能转换单元活塞运动，将第二端口组液压势能转换为第一端口组液压势能，将液体经第一端口组抽入液体活塞装置130中压缩气体，运行过程中通过转换调节单元143/1430、液体活塞装置面积比切换、第一抽蓄发电单元150控制，使得液压势能转换单元活塞平稳运行，同时保证第一缓冲罐210内液体体积不变，从而保证其内气体压强维持恒定。发电时，压缩气体在液体活塞装置130内膨胀将液体经第一端口组排出，推动液压势能转换单元活塞运动，将第一端口组液压势能转换为第二端口组液压势能，从而将第一液体源170内液体经第二端口组抽入第一缓冲罐210中，液体经第一抽蓄发电单元150发电后流入第一液体源170中，运行过程中通过转换调节单元143/1430、液体活塞装置面积比切换、第一抽蓄发电单元150控制，使得液压势能转换单元活塞平稳运行，同时保证第一缓冲罐210内液体体积不变，从而保证其内气体压强维持恒定，使得第一抽蓄发电单元150定水头发电。

例如，在本实施例一示例提供的气液两相联合储能发电系统中，如图6所示，第二液体源160包括第一控温液体池161、第二控温液体池162以及换热器163。第一控温液体池161与液体活塞装置130相连；第二控温液体池162 与液体活塞装置130和第一控温液体池161分别相连；换热器163设置在第一控温液体池161和第二控温液体池162之间，用于对从第一控温液体池161输送至第二控温液体池162的液体进行换热或从第二控温液体池162输送至第一控温液体池161的液体进行换热，例如，利用太阳能、地热能进行加热。由此，该第二液体源可根据不同的液体交换运行策略而进行运行。需要说明的是，上述的第一控温液体池161和第二控温液体池162可根据需要设置液体驱动装置186(例如，水泵)，以驱动液体在第一控温液体池161和第二控温液体池162之间流动；上述的第二控温液体池162和液体活塞装置130之间也可根据需要设置液体驱动装置185(例如，水泵)，以驱动液体在第二控温液体池162和液体活塞装置130之间流动；上述的第一控温液体池161和液体活塞装置130之间也可根据需要设置液体驱动装置187(例如，水泵)，以驱动液体在第一控温液体池161和液体活塞装置130之间流动，本发明实施例在此不作限制。

例如，在本实施例一示例提供的气液两相联合储能发电系统中，如图6所示，液体活塞装置130与第一控温液体池161之间的液体驱动装置187还可替换为第三抽蓄发电单元350，用于利用液体活塞装置130中的液体与第一控温液体池161之间的压强差进行发电或从第一控温液体池161向液体活塞装置130输送液体。由此，第三抽蓄发电单元350可利用液体活塞装置130中的液体与第一控温液体池161之间的压强差进行发电，从而可提高该气液两相联合储能发电系统的发电效率。当然，液体活塞装置与第二控温液体池之间的液体驱动装置也可替换为第三抽蓄发电单元以进行发电或从第二控温液体池向液体活塞装置输送液体，本发明实施例在此不作限制。

需要说明的是，上述的液体交换运行策略可包括：1)开放式直供运行模式，在此模式下，第一控温液体池和第二控温液体池可合并并且无需设置换热器；用于工作的液体温度近似不变，第二液体源可采用水量足够大的水体，例如：海洋、水库等。另外，在此模式下，第一液体源可以与第二液体源合并。2)密闭式直供运行模式，第二液体源包括第一控温液体池和第二控温液体池，可不包括换热器。当该气液两相储能发电系统储能时，液体从第一控温液体池(或第二控温液体池)送入液体活塞装置中，气体压缩所产生的热量传递给液体，这部分液体温度身高并被绝热储存在第二控温液体池(或第一控温液体池)中；当该气液两相储能发电系统发电时，这部分液体从第二控温液体池(或第一控温液体池)送入液体活塞装置在气体膨胀过程中提供热量，温度降低，发电结束后该部分液体又被绝热储存在第一控温液体池(或第二控温液体池)；如此反复循环利用。由此，可将该气液两相储能发电系统储能时，气体压缩所产生的热量进行利用，提高该气液两相储能发电系统的发电效率。另外，由于采用了第一控温液体池和第二控温液体池两个水池，液体活塞装置在每次气体压缩和气体膨胀时的工作液体温度相同，从而可保证气体压缩后或膨胀后的温度相同，进一步提高了该气液两相储能发电系统的稳定性。当然，第一控温液体池和第二控温液体池也可合并，本发明实施例在此不作限制。3)余热利用模式，在此模式下，第二液体源可包括第一控温液体池和第二控温液体池以及换热器，并且第一控温液体池和第二控温液体池存储两种温度不同的液体。在该气液两相联合储能发电系统储能时，将温度较高的第一控温液体池(或第二控温液体池)中的液体送入液体活塞装置中，气体压缩所产生的热量传递给液体，使液体温度进一步升高，利用这部分液体通过换热器实现供热供暖或发电(例如，第一控温液体池的高温液体流经换热器换热以实现供热供暖或发电后流入第二控温液体池并成为低温液体)；在该气液两相储能发电系统发电时，从温度较低的第二控温液体池(或第一控温液体池)中的液体送入液体活塞装置中，压缩气体膨胀从液体中吸热，在此过程中气体和液体温度都会降低，从可通过换热器实现制冷；由此，该气液两相联合储能发电系统储能时还可实现低品质热量的利用。4)高效发电模式，在此模式下，第二液体源可包括第一控温液体池和第二控温液体池。在该气液两相储能发电系统储能时，将温度较低的第二控温液体池(或第一控温液体池)中的低温液体送入液体活塞装置中，气体压缩时产生的热量被低温液体吸收，使气体温度和气体压强降低，可减少气体压缩所用的能量；在该气液两相储能发电系统发电时，可将温度较高的第一控温液体池(或第二控温液体池)中的高温液体被送入液体活塞装置中，气体吸收高温液体的热量，使气体温度和气体压强升高，以实现更高的能量输出。

例如，在本实施例一示例提供的气液两相联合储能发电系统中，第一抽蓄发电单元还包括多个串联设置的水轮发电机组，并且相邻的两个水轮发电机组之间还设置有水头稳定池。例如，如图7所示，第一抽蓄发电单元150包括依次设置的第一水轮发电机组151、第二水轮发电机组152以及第三水轮发电机组153；第一水轮发电机组151和第二水轮发电机组152之间设置第一水头稳定池191，第二水轮发电机组151和第三水轮发电机组152之间设置第二水头稳定池192。第一水轮发电电阻151承受的水头为第一高压液体管道与第一水头稳定池间液体压强之差，第一高压液体管道内液体压强最高为压缩气体存储单元中压缩气体的压强；第二水轮发电机组151和第三水轮发电机组152承受的水头分别为第一水头稳定池191与第二水头稳定池192、第二水头稳定池192与低压水池170间施加的稳定压强。由此，一方面可通过串联设置多个水轮发电机组提高该气液两相联合储能发电系统的发电效率和发电效率，另一方面通过在相邻的两个水轮发电机组之间还设置有水头调节池可保证各水轮发电机组的稳定高效运行。当然，第一抽蓄发电单元可包括多个串联设置的水轮发电机组并且多个水轮发电机组并联设置，本发明实施例在此不作限制。例如，如图8所示，第一抽蓄发电单元150包括并联设置的第一水轮发电机组151、第二水轮发电机组152以及第三水轮发电机组153。

例如，在本实施例一示例提供的气液两相联合储能发电系统中，如图9所示，抽蓄发电单元150可包括：水轮发电机组154、压强转换单元155以及稳水头池156。压强转换单元155设置在水轮发电机组154进水的一侧(第二端口组和水轮发电机组之间)；稳水头池156设置在水轮发电机组154和压强转换单元155之间。由此，压强转换单元155将输入到抽蓄发电单元150的压强的大小进行转换，例如，如果输入到抽蓄发电单元150的压强过大，超过了水轮发电机组154的负载，可通过压强转换单元155可将输入到抽蓄发电单元150的压强转为为较小的压强并输出至水轮发电机组154进行发电。设置在水轮发电机组154和压强转换单元155可保证压强转换单元155输出的压强保持稳定，从而保证水轮发电机组154定水头发电。需要说明的是，上述的压强转换单元可采用与液压势能转换单元相似的结构，利用第一液压活塞机构与第二液压活塞机构所具有的不同的横截面积，从而将输入到抽蓄发电单元的压强转为为较小或较大的压强并输出至水轮发电机组。其具体的结构可参见相关描述，本发明实施例在此不再赘述。

例如，在本实施例一示例提供的气液两相联合储能发电系统中，如图10所示，液体活塞装置130包括：压力容器133、至少一个板片134、液体分布器135、液体循环管道136、循环电机137以及填料139。至少一个板片134设置在压力容器133的下部；填料139设置在板片134上方；液体分布器135设置在压力容器133的上部且位于填料139上；液体循环管道136连接压力容器133的顶部和底部；循环电机137设置在液体循环管道136上并通过液体循环管道136将压力容器133底部的液体输送至压力容器133的顶部。由此，该液体活塞装置130可通过至少一个板片134、填料139、液体分布器135、液体循环管道136以及循环电机137增加压力容器133中液体与气体的接触面积(也即，液体活塞装置与液体活塞装置的接触面积)和提高压力容器133中液体与气体热交换速率。需要说明的是，压力容器可采用锅炉、化工塔、地下耐压洞穴等。

例如，在本实施例一示例提供的气液两相联合储能发电系统中，如图10所示，压缩气体管道122连接在压力容器133的顶部，用于输入或输出压缩气体，第一气体管道120连接在压力容器133的顶部，用于输入或输出待压缩气体，液体管道124连接在压力容器133的底部，用于输入或输出液体。另外，该气液两相联合储能发电系统还包括阀门F1、F2、F46以及F47。阀门F1设置在第一气体管道120上，阀门F2设置在压缩气体管道122上，阀门F47设置在液体循环管道136上，阀门46设置在液体管道124上。

气体在液体活塞装置130中的压缩过程为：初始状态压力容器133中充满液体，所有阀门均关闭；打开阀门F1、F46，从第一气体管道120送入待压缩气体，将压力容器133内的液体通过液体管道124和阀门F46排出；关闭F1，通过液体管道124向压力容器133输送液体以压缩压力容器133中的气体；同时，打开阀门F47，通过循环电机137将压力容器133底部的部分液体抽到顶部，该液体经液体分布器135后从压力容器133顶部均匀流下，与压力容器133中的气体直接对撞进行热交换，并且液体在通过填料139时，在填料139间形成液膜，增大了气液接触面积；板片134减缓了气体上升、液体流下的速率，板片134上流下的液体在板片134上形成有一定高度的液层；压缩结束后，关闭阀门F46、F47，打开F2，将压缩气体送入压缩气体管道122。由此，该液体活塞装置可增加压力容器133中液体与气体的接触面积(也即，液体活塞装置与液体活塞装置的接触面积)和提高压力容器133中液体与气体热交换速率。另外，板片上还可设置筛孔，当气体体积减小的过程中，气体穿过板片上的筛孔与液层进行充分热交换，从而可进一步提高提高压力容器133中液体与气体热交换速率。

气体在液体活塞装置130中的膨胀过程为：初始状态压力容器133中充满液体，所有阀门关闭，打开阀门F2、F46，从压缩气体管道122向压力容器133中送入压缩气体，送入一定气体后关闭阀门F2；气体在压力容器133中膨胀，从而推动压力容器133中的液体以对外做功；在气体膨胀的同时，通过循环电机137将压力容器133底部的部分液体抽到顶部，该液体经液体分布器135后从压力容器133顶部均匀流下，从而对气体进行控温，使得气体等温膨胀，从而提高该压缩气体的发电效率；另外，经液体分布器135后从压力容器133顶部均匀流下的液体与压力容器133中的气体直接对撞进行热交换，并且液体在通过填料139时，在填料139间形成液膜，增大了气液接触面积，从而提高了热交换速率；板片134减缓了气体上升、液体流下的速率，板片134上流下的液体在板片134上形成一定高度的液层，进一步增加热交换速率；气体膨胀过程结束后，打开阀门F1，通过液体管道124向压力容器133中注入液体将气体送出到第一气体管道120。

在本实施例一示例提供的气液两相联合储能发电系统中，液体活塞装置的进气管道与出气管道可单独配置，例如，单独配置出气管道连接液体活塞装置与压缩气体存储单元上部，单独配置进气管道连接液体活塞底部与压缩气体存储单元上部，则在压缩气体膨胀过程中，从压缩气体存储单元迁出的压缩气体从液体活塞底部送入,气体上升过程与液体进行充分的热交换，提高热交换速率，从而提高发电效率。

例如，在本实施例一示例提供的气液两相联合储能发电系统中，如图11所示，压缩气体存储单元110包括外罐113和设置在外罐113内部的内罐114。外罐113包括第一罐体1130以及设置在第一罐体1130上的第一阀门1131；内罐114，包括第二罐体1140以及设置在第二罐体1140上的第二阀门1141；内罐114的底部具有开口1142，第一阀门1131用于输入或输出液体，第二阀门1141用于输入或输出气体。由此，该压缩气体存储单元可将储气的气体存储空间与储液的液体存储空间分布在不同的罐(即外罐和内罐)中，从而可避免水气同时与外罐接触，避免水气混合对外罐的腐蚀，同时可降低外罐材料抗氧化性要求，另外，由于内罐内外压强相等，可降低对内罐材料抗压性能的要求，降低制造成本。例如，外罐可采用钢材制作或建造，而内罐采用塑料或玻璃等材料制成。当然，压缩气体存储单元还可采用气体结构或对现有的天然洞穴进行改造，本发明实施例在此不作限制。

例如，如图11所示，外罐或内罐的形状可以为圆柱形。如图12所示，外罐或内罐的形状可以为球形。本发明实施例在此不作限制。

例如，在本实施例一示例提供的气液两相联合储能发电系统中，如图13所示，压缩气体存储单元110包括：外罐113以及设置在外罐113的内部的内罐114。外罐113第一罐体1130以及设置在第一罐体1130上的第一阀门1131；内罐114包括第二罐体1140、伸入第二罐体1140内部的液体管道1143以及设置在液体管道1143上的第二阀门1141；内罐114的顶部具有开口1145，第二阀门1141用于输入或输出液体，第一阀门1131用于输入或输出气体。由此，该压缩气体存储单元可将储气的气体存储空间与储液的液体存储空间分布在不同的罐(即外罐和内罐)中。该压缩气体存储单元可利用用水将可溶性盐层中的盐洗出所形成的洞穴，由于洞穴穴壁不能接触水，通过设置上述的双层罐体(内罐和外罐)，将用于稳定气压的液体限制于内罐中，防止液体与岩体接触溶解地下岩层中的水溶盐后进入系统中，从而提高系统运行安全性和可靠性。

实施例二

在实施例一的基础上，本实施例提供一种气液两相联合储能发电系统，与实施例一不同的是，如图14所示，该气液两相联合储能发电系统还包括：第一缓冲罐210、第二高压液体管道229以及第二气体管道220。第一缓冲罐210与第一抽蓄发电单元150具有第一高度差H且包括第一液体空间211和第一气体空间212，第二高压液体管道229用于存储或运输高压液体，且一端与第一液体空间211相连，另一端与第二端口组142相连；第二气体管道220用于存储或运输压缩气体，且一端与第一气体空间212相连，另一端与气体存储空间112相连。由此，由于压缩气体存储单元110内压强稳定，通过第二气体管道220相连的第一缓冲罐210的压强也稳定，通过设置第一缓冲罐210相对于第一抽蓄发电单元150的高度，即，第一高度差H的值可调节第二端口组142的压强，从而可在第一抽蓄发电单元150发电时提供新的液体压强，第二端口组142的压强为压缩气体存储单元内气体压强与高度为H的液体产生的液体压强之差。需要说明的是，压缩气体存储单元可根据实际的环境以及装机容量进行设计，其压强可能与第一抽蓄发电单元所要求的水头不匹配，通过设置上述的第一缓冲罐、第二高压液体管道以及第二气体管道可调节第二端口组的液体压强，以匹配第一抽蓄发电单元发电时所要求的水头。需要说明的是，第一缓冲罐可采用与压缩气体存储单元相似的结构，具体可参见实施例一中的相关描述，本发明实施例在此不再赘述。

例如，在本实施例一示例提供的气液两相联合储能发电系统中，如图14所示，该气液两相联合储能发电系统还包括第二抽蓄发电单元250。第二抽蓄发电单元250与液体活塞装置130和压缩气体存储单元110的液体存储空间111分别相连。例如，第二抽蓄发电单元250通过第一高压液体管道129与液体存储空间111相连。第二抽蓄发电单元250通过第三高压液体管道329与液体活塞装置130相连。由此，可通过第二抽蓄发电单元250进行压缩气体存储单元110与液体活塞装置130之间的气体等压迁移过程。并且，在压缩气体从压缩气体存储单元110向液体活塞装置130等压迁移的过程中还可利用液体活塞装置130中的液体与压缩气体存储单元110中液体存储空间111中的液体的高度差进行发电。需要说明的是，第二抽蓄发电单元可采用与第一抽蓄发电单元相似的结构，具体可参见实施例一中的相关描述，本发明实施例在此不再赘述。当然，该气液两相联合储能发电系统还可通过其他方式进行等压迁移，例如通过如实施例一中所描述的利用第一高压液体管道与第二端口组相连，此时，该气液两相联合储能发电系统可优先使用第二抽蓄发电单元进行等压迁移。本发明实施例在此不作限制。

例如，在本实施例一示例提供的气液两相联合储能发电系统中，如图14所示，该气液两相联合储能发电系统还包括阀门F7、F23、F41、F42、F44和F45。阀门F7设置在液体活塞装置131和第二抽蓄发电单元250之间，第三高压液体管道329上；阀门F23设置在液体存储空间111和第二抽蓄发电单元250之间，第一高压液体管道129上；阀门41设置在气体存储空间112和第一气体空间212之间，第二气体管道220上；阀门42设置在第一液体空间211和第二端口组142之间，第二高压液体管道229上；阀门44设置在液体管道126和第一端口组141之间；阀门F45设置在阀门F14和阀门F13之间；另外，阀门F20也设置在第一液体空间211和第二端口组142之间，第二高压液体管道229上。需要说明的是，本实施例中的其他部件的位置和相对关系可参见实施例一中的相关描述，在此不再赘述。

本实施例提供的气液两相联合储能发电系统的储能过程为：打开阀门F1，使液体活塞装置130中的液体活塞装置132充满待压缩气体；关闭所有阀门；假设液压势能转换单元140的活塞(例如，第一活塞1440或第二活塞1450)先向右运动(也可先向左运动，本发明实施例在此不作限制)，打开阀门F9、F11、F12、F15、F17、F18、F20、F30、F35、F36、F41、F42、F45，控制第一抽蓄发电单元150利用需要消纳的电能将第一液体源170中的液体经液体管道128输送到第二端口组142并且在第二高压液体管道229与第一液体源170 的压强差的作用下，推动第二活塞1450并通过连杆146带动第一活塞1440向右运动，同时，通过控制第一电机1430和第一抽蓄发电单元150，使得第一缓冲罐210中液体的流入量等于流出量，也就是说，第一缓冲罐210的液体净流入量为零，其内的压强保持不变，从而可保证压缩气体存储单元110内的压强保持不变；由于第二活塞1450通过连杆146带动第一活塞1440向右运动，第一液体源170中的液体经液体管道128、阀门F36、液体管道127、阀门F45、阀门F15、阀门F18、阀门F9后注入液体活塞装置130，液体活塞装置130中的液体压缩液体活塞装置130中的气体，气体压缩过程释放的热量被液体活塞装置130中的液体吸收，液体活塞装置130中的气体存储势能；当第二活塞1450运动到最右端后，关闭阀门F12、F15、F17、F18并打开阀门F13、F14、F16、F19，第一抽蓄发电单元150继续将第一液体源170中的液体经液体管道128输送到第二端口组142并且在第二高压液体管道229与第一液体源170的压强差的作用下，推动第二活塞1450并通过连杆146带动第一活塞1440向左运动，从而继续使液体活塞装置130中的液体压缩液体活塞装置130中的气体；循环上述往复运动(第二活塞1450先向右后向左的运动)，直到液体活塞装置130中的气体被压缩到指定压强(例如，压缩气体存储单元110存储的压缩气体的压强)；关闭所有阀门，打开阀门F2、F7、F23和F24，此时，液体活塞装置130的液体活塞装置130和压缩气体存储单元110的气体存储空间112经压缩气体管道122连通；第二抽蓄发电单元250将压缩气体存储单元110的液体存储空间111中的液体抽入液体活塞装置130中，从而将液体活塞装置130的液体活塞装置130中的压缩气体送入压缩气体存储单元110的气体存储空间112中，并且第二抽蓄发电单元250从液体存储空间111抽出的液体量等于送入气体存储空间112的气体量，从而保证压缩气体存储单元的压强稳定；液体活塞装置130中的压缩气体等压迁移结束后，关闭所有阀门，打开阀门F1、F10，控制第二电机182将液体活塞装置130中的液体排入第二液体源160，同时，待压缩气体通过第一气体管道120送入并充满整个液体活塞装置130。

本实施例提供的气液两相联合储能发电系统的发电过程为：液体活塞装置130中充满液体；关闭所有阀门，打开阀门F2、F7、F23和F24，此时，液体活塞装置130和压缩气体存储单元110的气体存储空间112经压缩气体管道122连通；控制第二抽蓄发电单元250将液体活塞装置130中的液体送入液体存储空间111中，并且控制第二抽蓄发电单元250送入液体存储空间111的液体量等于移出气体存储空间112的气体量，从而将气体存储空间112存储的压缩气体等压迁移到液体活塞装置130中并维持压缩气体存储单元110的压强恒定；若液体活塞装置130与压缩气体存储单元110存在高度差，则第二抽蓄发电单元250还可利用二者的高度差发电；当从压缩气体存储单元110等压迁移出所需的压缩气体后，关闭阀门F2、F7、F23和F24，打开阀门F9、F12、F15、F17、F18、F20、F30、F35、F36、F41、F42和F45，假设液压势能转换单元140的活塞(例如，第一活塞1440或第二活塞1450)先向左运动，压缩气体在液体活塞装置130中膨胀并推动液体活塞装置130中的液体，并且压缩气体在膨胀做功时可吸收液体的热量，将压缩气体存储的能量转换为液体活塞装置130中液体的液压势能，液体活塞装置130的液体活塞装置130中的液体经阀门F9、F18、F15、液体管道127流入第一液体源170，第一液体源170中液体经液体管道128、127、阀门F12、F17并在第一缓冲罐210与第一液体源170压强差作用下经第一抽蓄发电单元150发电，此时可通过调整第一电机1430使经第二高压液体管道229注入第一缓冲罐210的液体量等于经第二高压液体管道229流出第一缓冲罐210的液体量；待液压势能转换单元140的活塞(例如，第一活塞1440或第二活塞1450)运动到最左端后，关闭阀门F15、F18、F12、F17，打开阀门F19、F14、F16和F13，液压势能转换单元140的活塞(例如，第一活塞1440或第二活塞1450)向右运动，重复上述液压势能转换单元140的活塞的往复运动，直到液体活塞装置130中的压缩气体压强低于某一压强值，或液体活塞装置130中的液体完全排出到第一液体源170。

例如，在本实施例一示例提供的气液两相联合储能发电系统中，第一液体源170和第二液体源160可集成为一体。

需要说明的是，第一缓冲罐与压缩气体存储单元的连接方式还可有以下几种方式：1)第一缓冲罐经过压缩机与膨胀机与压缩气体存储单元存储气体空间相连；2)第一缓冲罐经活塞式气缸与压缩气体存储单元存储气体空间。当然，第一缓冲罐与压缩气体存储单元的连接方式有多种，不限于上述几种方式。

实施例三

在实施例一的基础上，本实施例提供一种气液两相联合储能发电系统，如图15所示，液体活塞装置130包括第一子液体活塞装置1301和第二子液体活塞装置1302；第一子液体活塞装置1301和第二子液体活塞装置1302分别连接第一气体管道120和压缩气体存储单元110；第一子液体活塞装置1301分别连接第一端口组141和第二液体源160，第二子液体活塞装置1302连接第一端口组141。由此，第一子液体活塞装置1301和第二子液体活塞装置1302可通过第一端口组141相连，从而可使得液体在第一子液体活塞装置1301和第二子液体活塞装置1302之间反复流动并分别压缩第一子液体活塞装置1301和第二子液体活塞装置1302中的气体。

例如，在本实施例一示例提供的气液两相联合储能发电系统中，如图15所示，该气液两相联合储能发电系统还包括阀门F3、F4、F8。阀门F1设置在第一气体管道120和第一子液体活塞装置1301之间；阀门F3设置在第一气体管道120与第二子液体活塞装置1302之间；阀门F2设置在压缩气体管道122和第一子液体活塞装置1301之间；阀门F4设置在压缩气体管道122和第二子液体活塞装置1302之间。另外，液体管道125与第二子液体活塞装置1302相连，液体管道124与第一子液体活塞装置1301相连。本实施例的其他部件的位置和相对关系可参见实施例一中的相关描述。

本实施例提供的气液两相联合储能发电系统的储能过程为：在第一子液体活塞装置1301中预置气体，在第二子液体活塞装置1302中充满液体；关闭所有阀门，打开阀门F3、F8、F9、F12、F14、F17、F19、F20、F30、F35，此时，第二子液体活塞装置1302与第一气体管道120相连通，假设液压势能转换单元140的活塞(例如，第一活塞1440或第二活塞1450)先向右运动，第一抽蓄发电单元150消耗电能将第一液体源170中的液体经液体管道128输送至第二端口组142并且在第一高压液体管道129与第一液体源170的压强差的作用下，推动第二活塞1450并通过连杆146带动第一活塞1440向右运动，同时，通过控制第一电机1430和第一抽蓄发电单元150，使压缩气体存储单元110液体流入量等于流出量，以保证压缩气体存储单元110压强恒定；由于第二活塞1450通过连杆146带动第一活塞1440向右运动，使第二子液体活塞装置1302中的液体经液体管道125、阀门F9、阀门F19、阀门F14、液体管道124注入第一子液体活塞装置1301，第一子液体活塞装置1301中的液体压缩第一子液体活塞装置1301中的气体，气体压缩过程释放热量被液体吸收，气体储存势能，液体储存热能；当液压势能转换单元140的活塞(例如，第一活塞1440或第二活塞1450)运行到最右端后，关闭阀门F12、F14、F17、F19，打开阀门F13、F16、F15、F18，此时液压势能转换单元140的活塞向左运动，从而继续对第一子液体活塞装置1301中的气体进行压缩；液压势能转换单元140 的活塞进行往复运动，直到第一子液体活塞装置1321中的压缩气体压强与压缩气体存储单元110内气体压强一致时，打开阀门F2、F24，第一子液体活塞装置1301和压缩气体存储单元110的气体存储空间112经压缩气体管道122连通，第二子液体活塞装置1302中的液体经液体管道125、阀门F9、阀门F19、阀门F14、液体管道124注入第一子液体活塞装置1301，从而将第一子液体活塞装置1301中的压缩气体等压迁移到压缩气体存储单元110中，此时通过调整第一电机1430控制压缩气体存储单元110出水量并通过调整抽蓄发电单元150控制压缩气体存储单元110入水量，使压缩气体存储单元110出水量与进气量和入水量之和相等，从而保证压缩气体存储单元110内的压强保持稳定；待第一子液体活塞装置1301中的压缩气体等压迁移结束后，第一子液体活塞装置1301中充满液体，第二子液体活塞装置1302中充满待压缩气体；关闭所有阀门，打开阀门F1、F8、F9、F12、F14、F17、F19、F20、F30、F35，并使液压势能转换单元140的活塞(例如，第一活塞1440或第二活塞1450)先向左运动，然后关闭阀门F12、F15、F17、F19，打开阀门F13、F16、F15、F18，使液压势能转换单元140的活塞向右运动，重复上述过程将第一子液体活塞内的液体抽入第二子液体活塞装置中对气体进行压缩。当第一子液体活塞装置1301中的液体达到一定温度后，该液体可通过液体管道123和双向水泵183与第二液体源160进行热量交换。需要说明的是，在上述的储能过程中，第一子液体活塞装置和第二子液体活塞装置可交替地对气体进行压缩，减少了在液体活塞装置(第一子液体活塞装置或第二子液体活塞装置)排空液体以及充满待压缩气体的时间，例如，当第一子液体活塞装置完成气体压缩和等压迁移过程后，可立即对第二子液体活塞装置内的气体进行压缩，从而提高了该气液两相联合储能发电系统的储能效率。另外，液体可在第一子液体活塞装置和第二子液体活塞装置之间不断压缩气体，吸收热量，温度逐渐升高，从而可提升液体的能量品质(高温)，从而可被二次利用，例如发电或供暖，进而提高该气液两相联合储能发电系统的发电效率。

本实施例提供的气液两相联合储能发电系统的发电过程为：使第一子液体活塞装置1301中充满液体，关闭所有阀门，打开阀门F2、F3、F8、F9、F13、F15、F16、F18、F20、F24、F30、F35，此时，第一子液体活塞装置1301与压缩气体存储单元110的气体存储空间112经压缩气体管道122连通，第二子液体活塞装置1302与第第一气体管道120相连；假设液压势能转换单元140 的活塞(例如，第一活塞1440或第二活塞1450)先向右运动，第一子液体活塞装置1301中的液体经液体管道124、阀门F8、F15、F18、F9、液体管道125流入第二子液体活塞装置1302，第一液体源170中的液体经液体管道128、液体管道127、阀门F13、阀门F16以及第一高压液体管道129流入压缩气体存储单元110，压缩气体存储单元110中的液体在压缩气体存储单元110与第一液体源170的压强差作用下经第一抽蓄发电单元150发电，此时可通过调整第一电机1430使经第一高压液体管道129注入压缩气体存储单元110的液体的量等于流出压缩气体存储单元110的液体的量与迁出的压缩气体的量之和，从而使压缩气体从压缩气体存储单元110等压迁移到第一子液体活塞装置1301中；从压缩气体存储单元110等压迁移出所需的压缩气体后，关闭阀门F2和F24，压缩气体在第一子液体活塞装置1301中膨胀并推动第一子液体活塞装置1301中的液体，并且压缩气体在膨胀做功时可吸收液体的热量，将压缩气体存储的能量转换为第一子液体活塞装置1301中液体的液压势能，第一子液体活塞装置1301中的液体经液体管道124、阀门F8、F15、F18、液体管道125流入第二子液体活塞装置1302，第一液体源170中的液体经液体管道128、液体管道127、阀门F13、阀门F16并在压缩气体存储单元110与第一液体源170的压强差作用下经第一抽蓄发电单元150发电，此时可通过调整第一电机1430使经第一高压液体管道129注入压缩气体存储单元110的液体的量等于流出压缩气体存储单元110的液体的量，以保持压缩气体存储单元110中压强稳定；待液压势能转换单元140的活塞(例如，第一活塞1440或第二活塞1450)运动到最右端后，关闭阀门F15、F18、F13、F16，打开阀门F14、F19、F12、F17，第一子液体活塞装置1301中的液体经液体管道124、阀门F8、F14、F19、液体管道125继续流入第二子液体活塞装置1302，第一液体源170中的液体经液体管道128、液体管道127、阀门F12、阀门F17并在压缩气体存储单元110与第一液体源170的压强差作用下经第一抽蓄发电单元150发电，此时势能转换单元140的活塞(例如，第一活塞1440或第二活塞1450)向左运动；重复上述液压势能转换单元的活塞的往复运动，直到第一子液体活塞装置1301中的压缩气体压强低于某一压强值，或第一子液体活塞装置1301中的液体完全转移到第二子液体活塞装置1302中；此时第二子液体活塞装置1302中充满液体，关闭所有阀门，打开阀门F1、F4、F8、F9、F12、F15、F17、F18、F20、F30、F35，此时，第二子液体活塞装置1302与压缩气体存储单元110的气体存储空间112经压缩气体管道122连通，第一子液体活塞装置1301与第一气体管道120相连，液压势能转换单元140的活塞向左运动，先使气体存储空间112内的压缩气体等压迁移至第二子液体活塞装置1302并在第二子液体活塞装置1302中膨胀做功以进行发电；然后关闭阀门F12、F15、F17、F18，打开阀门F13、F16、F14、F19，液压势能转换单元140的活塞向左运动，继续使气体存储空间112内的压缩气体在第二子液体活塞装置1302中膨胀做功以进行发电；重复上述液压势能转换单元的活塞的往复运动，直到第二子液体活塞装置1302中的压缩气体压强低于某一压强值，或第二子液体活塞装置1302中的液体完全转移到第一子液体活塞装置1301中。需要说明的是，上述压缩气体在第二子液体活塞装置发电的具体过程可参见压缩气体在第一子液体活塞装置发电的具体过程，在此不再赘述。由此，在上述的发电过程中，压缩气体可在第一子液体活塞装置和第二子液体活塞装置可交替地膨胀做功并同时向第一子液体活塞装置和第二子液体活塞装置充满液体，减少了在液体活塞装置(第一子液体活塞装置或第二子液体活塞装置)充满液体的时间，从而提高了该气液两相联合储能发电系统的发电效率。

实施例四

在实施例一的基础上，本实施例提供一种气液两相联合储能发电系统，如图16所示，液体活塞装置可包括多个子液体活塞装置，子液体活塞装置分别连接第一气体管道和压缩气体存储单元，子液体活塞装置分别连接第一端口组和第二液体源。也就是说多个子液体活塞装置并联。

例如，如图16所示，液体活塞装置可包括第一子液体活塞装置1301和第二子液体活塞装置1302。第一子液体活塞装置1301和第二子液体活塞装置1302分别连接第一气体管道120和压缩气体存储单元110；第一子液体活塞装置1301和第二子液体活塞装置1302分别连接第一端口组141和第二液体源160。由此，第一子液体活塞装置1301和第二子液体活塞装置1302可分别独立运行，从而在不增加子液体活塞装置的容量的前提下，提高该气液两相联合储能发电系统的储能和发电的效率。当然，第一子液体活塞装置1301和第二子液体活塞装置1302还可分时运行以连续地进行储能和发电。例如，在储能过程中，当第一子液体活塞装置1301压缩气体或进行等压迁移过程时，第二子液体活塞装置1302向第二液体源160排出液体并同时预置待压缩气体；在发电过程中，当压缩气体在第一子液体活塞装置1301中膨胀做功或进行气体等压迁移过程时，可从第二液体源160向第二子液体活塞装置1302注入所需温度的液体并排出第二子液体活塞装置1302中的待压缩气体，为下一次从压缩气体存储单元110等压迁移压缩气体做准备。需要说明的是，液体活塞装置还可包括两个以上的子液体活塞装置，本发明实施例在此不作限制。另外，本实施例中的阀门和液体管道可根据实际需要进行设置，本发明实施例在此不再赘述。

例如，在本实施例一示例提供的气液两相联合储能发电系统中，如图16所示，第二液体源160与第一液体源170可合并为一体。由此，可减少该气液两相联合储能发电系统的占地面积。

实施例五

在实施例二的基础上，本实施例提供一种气液两相联合储能发电系统，如图17所示，还包括第二缓冲罐230。第二缓冲罐230包括第二液体空间231和第二气体空间232，第二液体空间231经第二抽蓄发电单元250与液体存储空间111相连，经第三电机183与液体活塞装置130相连，第二气体空间232与液体活塞装置130和气体存储空间112分别相连。由此，在该气液两相联合储能发电系统储能时，第二抽蓄发电单元250可消耗电能将压缩气体存储单元110的液体存储空间111中的液体送入第二缓冲罐230中，此时第二缓冲罐230中的压缩气体可转移至压缩气体存储单元110的气体存储空间112中，在此过程中电能转换成水的势能；与此同时，液体活塞装置130中的压缩气体可转移至第二缓冲罐230，通过控制进出第二缓冲罐230的压缩气体流量，第二缓冲罐230中的压缩气体可持续转移至压缩气体存储单元110的气体存储空间112中，从而可使得第二抽蓄发电单元250连续运行。在该气液两相联合储能发电系统发电时，第二抽蓄发电单元250可利用缓冲罐230的液体与压缩气体存储单元110的液体存储空间111中的液体的压强差进行发电，第二缓冲罐230内的液体进入压缩气体存储单元110中，压缩气体存储单元110中的压缩气体转移至第二缓冲罐230，液体活塞装置130的液体活塞装置130内的液体进入第二缓冲罐230，第二缓冲罐230内的压缩气体迁移至液体活塞装置130中膨胀做功。

需要说明的是：本发明实施例对压缩气体存储单元与第二缓冲罐、液体活塞装置间的位置不作任何限定，对第一缓冲罐与第一抽蓄发电单元的位置关系不作任何限定，当压缩气体存储单元与第二缓冲罐或液体活塞间高度差较小时，第二抽蓄发电单元采用水泵实现即可。

实施例六

在实施例一的基础上，本实施例提供一种气液两相联合储能发电系统，如图18所示，该气液体两相联合储能发电系统包括：气液混合势能转换单元380，具有第三液体端口,381、第四液体端口组382、气体端口组383及控制单元384；以及第三液体源172，被配置为向压缩气体存储单元110输送液体或接收压缩气体存储单元110排出的液体。第三液体端口组381分别与液体存储空间111和第三液体源172相连，第四液体端口组382分别与液体活塞装置130和第二液体源160相连，气体端口组383分别与气体存储空间112与液体活塞装置130相连，控制单元384被配置为控制气液混合势能转换单元380的势能转换速率以平衡第三液体端口组381、第四液体端口组382、以及气体端口组383的势能，以将压缩气体存储单元110与液体活塞装置130内温度与压强不一致的压缩气体在压缩气体存储单元110与液体活塞装置130间等密度转移。需要说明的是，所述等密度迁移是指，压缩气体在液体活塞装置与压缩气体存储单元间转移前后温度与压强的比值不变，即气体密度不变。在压缩气体存储单元与第三液体源的液压差以及液体活塞装置与第二液体源间的液压差作用下推动气液混合势能转换单元连杆运动，第三液体端口组将第三液体源内液体抽入压缩气体存储单元、第四液体端口组将第二液体源中液体送入液体活塞装置从而使压缩气体经过气体端口组从液体活塞装置等密度迁移到压缩气体存储单元中储能；或相反，第一液体缸将压缩气体存储单元内液体抽入第二液体源、第二液体缸将液体活塞装置中液体送入第三液体源从而使压缩气体经过气体缸从压缩气体存储单元等密度迁移到液体活塞装置中发电。

例如，如图18所示，本实施例提供的气液两相联合储能发电系统的储能过程为：在液体活塞装置130中预置气体；关闭所有阀门，打开阀门F8、F13、F14、F16、F19、F30、F35、F41、F42、F46、F47、F63，假设液压势能转换单元140的活塞(例如，第一活塞1440或第二活塞1450)先向右运动，第一抽蓄发电单元150消耗电能将第一液体源170中的液体输送至第二端口组并在第二高压液体管道220与第一液体源170的压强差的作用下，推动液压势能转换单元140活塞向右运动，将第二液体源160中的液体经阀门F19、F14、F8注入液体活塞装置130中压缩气体，气体压缩过程释放热量被液体吸收，气体储存势能，液体储存热能，通过控制第一电机1430和第一抽蓄发电单元150，使第一缓冲池液体流入量等于流出量，以保证压缩气体存储单元110压强恒定；当液压势能转换单元的活塞(例如，第一活塞1440或第二活塞1450)运行到最右端后，关闭阀门F13、F14、F16、F19，打开阀门F12、F15、F17、F18，此时液压势能转换单元140的活塞向左运动，从而继续对液体活塞装置130中的气体进行压缩；液压势能转换单元140的活塞进行往复运动，直到液体活塞装置130中的压缩气体压强与压缩气体存储单元110内气体压强一致时，关闭所有阀门，打开阀门F2、F8、F64、F62、F48、F54、F60、F50、F51、F56、F59，假设气液混合势能转换单元380活塞先向右运动，通过控制单元384控制，压缩气体存储单元110中液体经液体管道222、阀门F56、F50流入第三液体源172，第二液体源160中液体经阀门F60、F54、F64、F8注入液体活塞装置130中，将其内压缩气体经阀门F2、气体管道122、阀门F48、F51、F59、F62送入压缩气体存储单元110中，通过控制单元384控制使压缩气体存储单元110液体流出量与气体送入量体积相等，从而保证压缩气体存储单元110内的压强保持稳定；待液体活塞装置130中的压缩气体等压迁移结束后，重复上述过程。

例如，如图18所示，本实施例提供的气液两相联合储能发电系统的发电过程为：使液体活塞装置130中充满液体，关闭所有阀门，打开阀门F2、F8、F48、F49、F52、F53、F57、F58、F61、F62、F64，此时，液体活塞装置130与压缩气体存储单元110的气体存储空间112经气体管道122、气液混合势能转换单元182气体缸、气体管道320连通；假设液压势能转换单元140的活塞(例如，第一活塞1440或第二活塞1450)先向右运动，气液混合势能转换单元380的活塞先向右运动，控制单元384控制气液混合势能转换单元380将第三液体源172中的液体经阀门F49、F57、液体管道222注入压缩气体存储单元110中，压缩气体存储单元110中压缩气体经气体管道320、阀门F62、F58、F52、气体管道122、阀门F48、F2送入液体活塞装置130中，液体活塞装置130中液体经阀门F8、F64、F53、F61流入第二液体源160中；气液混合势能转换单元380活塞运动到最右端后，关闭阀门F49、F57、F52、F58、F53、F61，打开阀门F50、F56、F51、F59、F54、F60，气液混合势能转换单元380活塞将向左运动，通过调整控制单元384使经液体管道222注入压缩气体存储单元110的液体的量等于迁出的压缩气体的量，从而使压缩气体存储单元110压强保持恒定；从压缩气体存储单元110等密度迁移出所需的压缩气体后，关闭所有阀门，打开阀门F8、F15、F18、F12、F17、F41、F42、F63、F46、F47、F35、F30，压缩气体存储单元110中压缩气体通过气体管道320、阀门F63、F41给第一缓冲池210提供稳定压强，即为第一抽蓄发电单元150提供稳定水头，压缩气体在液体活塞装置130中膨胀并推动液体活塞装置130中的液体做功，使液压势能转换装置活塞先向右运动，并且压缩气体在膨胀做功时可吸收液体的热量，液体活塞装置130中的液体经液体管道124、阀门F8、F15、F18流入第二液体源160，第一液体源170中的液体经阀门F47、F17、F12、F46、F35流经第一抽蓄发电单元150发电后经阀门F30流回第一液体源170；液压势能转换单元140活塞运动到最右端后，关闭阀门F15、F18、F17、F12，打开阀门F14、F19、F13、F16，液压势能转换单元140活塞将向左运动，继续使压缩气体在液体活塞装置130中膨胀做功发电；重复上述液压势能转换单元的活塞的往复运动，直到液体活塞装置130中的压缩气体压强低于某一压强值，或第一子液体活塞装置130中的液体完全转移到第二液体源160中。

需要说明的是，在上述的储能过程中，液体活塞装置130中压缩气体压强为P1、温度为T1，压缩气体存储单元110中气体压强为P2、温度为T2，P1与P2不一定相等，T1与T2不一定相等，储能过程中进行气体迁移时，压强为P1、温度为T1的压缩气体经气液混合势能转换单元380气体缸作用后压强变为P2、温度变为T2后迁移到压缩气体存储单元110中，P1、T1、P2、T2满足P1/T1＝P2/T2，即压缩气体进行等密度迁移；发电过程中进行气体迁移时，压强为P2温度为T2的压缩气体经气液混合势能转换单元380气体缸作用后压强变为P1、温度变为T1后迁移到液体活塞装置中。

系统运行可分为三个过程：过程一，第一抽蓄发电单元利用液压势能装换装置第一端口组的液压势能储能与发电过程；过程二，气体在液体活塞装置中压缩膨胀过程；过程三，压缩气体在液体活塞装置与压缩气体存储单元间迁移过程。上述三个过程可分别采用不同的液体源，例如，过程一，由于压缩气体存储单元通常采用地下工程，体积大，对液体需求量大，以保证其内存储的液体恒温恒压，同时其对液体品质要求低，故采用普通液体即可；过程二，气体在液体活塞装置中进行膨胀和压缩，对液体需求量小，但若需要借助液体对气体进行温度控制时，则要求液体具有较高的比热容，因此单独采用第二液体源为该过程提供所需的液体；过程三，第一抽蓄发电单元、液压势能转换单元第一端口组、低压水池构成液体循环通道(只有在压缩气体储气单元与液压势能转换单元第一端口组不直接相连或者采用额外的设备进行等压迁移时才能构成闭式循环，否则该循环体与压缩气体存储单元是有液体交换的)，考虑到液体中杂质对水轮机的损耗，该循环系统可采用无杂质的纯净液体作为工作介质。上述三个过程采用的液体源也可合并。同时气体等密度迁移装置的活塞能起到将压缩气体存储单元110与液体活塞装置130中不同状态的气体相互转化的作用，同时又使压缩气体存储单元110与液体活塞装置130气路上不直接相连，避免压缩气体存储单元110与液体活塞装置130内气体相互影响，使压缩气体存储单元110内气体压强维持恒定。

实施例七

本实施例提供一种气液两相联合储能发电系统的储能发电方法，该气液两相联合储能发电系统包括：压缩气体存储单元、第一气体管道、液体活塞装置、液压势能转换单元以及第一抽蓄发电单元。压缩气体存储单元包括相互连通的液体存储空间、气体存储空间以及与液体存储空间相连的第一高压液体管道；液体活塞装置与气体存储空间、第一气体管道分别相连；液压势能转换单元包括第一端口组和第二端口组；液体活塞装置与第一端口组相连，第一抽蓄发电单元与第二端口组相连。如图19所示，该储能发电方法包括步骤S601-S608。

步骤S601：在储能阶段，使用抽蓄发电单元抽取液体(例如，水)并以将电能转化为液压势能并输出至第二端口组。

例如，可在电力系统(电网)负荷较小时进行储能。

步骤S602：使用液压势能转换单元将第二端口组的液压势能转为第一端口组的液压势能。

步骤S603：利用第一端口组的液压势能将液体送入所述液体活塞装置使待压缩气体压缩为压缩气体。

步骤S604：将液体活塞装置的压缩气体等压迁移至压缩气体存储单元。

例如，通过第一高压液体管道将液体存储空间中的部分液体排出以实现将液体活塞装置的压缩气体等压迁移至压缩气体存储单元。

步骤S605：在发电阶段，将压缩气体存储单元中存储的压缩气体部分等压迁移或等密度迁移至液体活塞装置。

例如，通过第一高压液体管道向液体存储空间输入液体以实现将将压缩气体存储单元中存储的压缩气体等压迁移至液体活塞装置。

步骤S606：利用液体活塞装置的压缩气体膨胀推动液体做功，在第一端口组形成液压势能。

步骤S607：使用液压势能转换单元将第一端口组的液压势能转为第二端口组的液压势能。

步骤S608：使用抽蓄发电单元利用第二端口组的液压势能进行发电。

在本实施例提供的储能发电方法中，该储能发电方法不需要设置燃气轮机，从而可不消耗燃气，可避免产生环境污染等问题。另外，由于将压缩气体从压缩气体存储单元向液体活塞装置转移以及将压缩气体从控温体液活塞向压缩气体存储单元转移的过程为等压迁移过程，压缩气体存储单元的压强不变，从而可避免在气体压缩、膨胀时对压缩气体存储单元的损害，延长压缩气体存储单元的寿命。另一方面，由于压缩气体存储单元不用针对因压缩气体膨胀或压缩而导致的压力变化和温度变化而进行设计，因此可减少压缩气体存储单元的建造成本或制造成本；同时利用压缩气体存储单元恒压存储的特性为第一抽蓄发电单元提供稳定的水头，降低水头变化对水轮发电机叶片的损耗，提高发电效率。

例如，本实施例一示例提供的储能发电方法还包括：在发电阶段，利用压缩气体存储单元的压强稳定第二端口组的液体压强。由于第一抽蓄发电单元与第二端口组相连，由此，可通过压缩气体存储单元的稳定压强使得第一抽蓄发电单元定水头发电，从而可使得第一抽蓄发电单元达到较高的发电效率。例如，在第一抽蓄发电单元包括水轮机时，通常的水轮机要达到最高的发电效率需要进行定水头发电，而不断变化(不稳定)的水头会对水轮机的叶片产生较大损害，造成发电效率下降；因此，该储能发电方法利用压缩气体存储单元的稳定压强来稳定第一抽蓄发电单元发电时的入口水头，从而使第一抽蓄发电单元达到较高的发电效率。

例如，本实施例一示例提供的储能发电方法还包括：将第一高压液体管道一端与液体存储空间相连，另一端与第二端口组相连，从而可利用压缩气体存储单元的压强稳定第二端口组的液体压强。

例如，在本实施例一示例提供的储能发电方法中，气液两相联合储能发电系统还包括第一缓冲罐，与所述第一抽蓄发电单元具有第一高度差且包括第一液体空间和第一气体空间、第二高压液体管道以及第二气体管道；该储能发电方法还包括：将第二气体管道一端与第一气体空间相连，另一端与气体存储空间相连，将第二高压液体管道一端与第一液体空间相连，另一端与第二端口组相连，从而通过第一缓冲罐来实现利用压缩气体存储单元的压强稳定第二端口组的液体压强。另外，可通过设置第一缓冲罐相对于压缩气体存储单元的高度，即，第一高度差的值可调节第二端口组的压强，从而可在第一抽蓄发电单元发电时提供新的液体压强。需要说明的是，由于压缩气体存储单元可根据实际的环境以及装机容量进行设计，其压强可能与第一抽蓄发电单元所要求的水头不匹配，通过设置上述的第一缓冲罐、第二高压液体管道以及第二气体管道可调节第二端口组的液体压强，以匹配第一抽蓄发电单元发电时所要求的水头。

例如，本实施例一示例提供的储能发电方法还包括：使用第一抽蓄发电单元控制单位时间内流入/流出第一高压液体管道或第一缓冲罐的液体流量，以使压缩气体存储单元内部的压强保持稳定。例如，在压缩气体时，可通过使用抽蓄发电单元使第一高压液体管道或第一缓冲罐的液体流入量等于液体流出量，从而使压缩气体存储单元内部的压强保持稳定；在向压缩气体存储单元等压迁移压缩气体时，可通过使用抽蓄发电单元使第一高压液体管道或第一缓冲罐的液体流出量等于液体流入量与迁入的压缩气体的量之和，从而使压缩气体存储单元内部的压强保持稳定；在从压缩气体存储单元迁出压缩气体时，可通过使用抽蓄发电单元使第一高压液体管道或第一缓冲罐的液体流入量等于液体流出量与迁出的压缩气体的量之和，从而使压缩气体存储单元内部的压强保持稳定。需要说明的是，上述的液体的量与压缩气体的量可为液体和压缩气体所占的体积。

例如，在本实施例一示例提供的储能发电方法中，液压势能转换单元包括转换调节单元，该储能发电方法包括：使用转换调节单元控制单位时间内流入/流出第一高压液体管道或第一缓冲罐的液体流量，以使压缩气体存储单元内部的压强保持稳定。需要说明的是，上述的使用第一抽蓄发电单元控制单位时间内流入/流出第一高压液体管道或第一缓冲罐的液体流量的方式与使用转换调节单元控制单位时间内流入/流出第一高压液体管道或第一缓冲罐的液体流量的方式可单独使用也可配合使用，本发明实施例在此不作限制。

例如，本实施例一示例提供的储能发电方法中，第二液体源可以为开放式液体源，即其存储的液体源多于需要，液体温度保持环境温度不变；第二液体源、液体活塞装置也可采用保温绝热材料处理，第二液体源中液体被用于液体活塞装置中进行气体的压缩膨胀过程，与气体进行热量交换，并绝热存储气体压缩膨胀过程中的热能或冷能。

例如，本实施例一示例提供的储能发电方法还包括：在储能阶段，利用第一端口的液压势能对液体活塞装置内的气体进行压缩时，向液体活塞装置提供具有第一温度的液体；以及在发电阶段，在将液体活塞装置的压缩气体等压迁移至压缩气体存储单元之前，向液体活塞装置提供具有第二温度的液体，第二温度大于第一温度。由此，具有第一温度的液体可将气体压缩时产生的热量吸收，使气体温度和气体压强降低，可减少气体压缩所用的能量；具有第二温度的液体可在气体膨胀做功时提供热量，使气体温度和气体压强升高，以实现更高的能量输出，进而可提高该储能发电方法的发电效率。

例如，本实施例一示例提供的储能发电方法还包括：在储能阶段，利用第一端口的液压势能对液体活塞装置内的气体进行压缩时，向液体活塞装置提供具有第三温度的液体，第二液体源中液体被循环反复送入液体活塞装置中参与气体压缩过程，吸收气体压缩产生的热量，最终第二液体源中液体转变为具有第四温度的液体，第二液体源对该液体进行绝热存储；在发电阶段，在将液体活塞装置的压缩气体等压迁移至压缩气体存储单元之前，向液体活塞装置提供上述存储于第二液体源中的液体；在压缩气体膨胀并提高液体活塞装置的液压势能并输出至第一端口组时，压缩气体膨胀吸收液体热量，液体温度降低，该液体从液体活塞装置排出并存储。由此，可将气体压缩时产生热量存储起来并在气体膨胀做功时进行利用，一方面可减少能量的浪费，提高该储能发电方法的发电效率，另一方面可使该储能发电方法可反复循环使用第二液体源中液体，减少对水资源的使用。

例如，本实施例一示例提供的储能发电方法还包括：在储能阶段，利用第一端口的液压势能对液体活塞装置内的气体进行压缩时，向液体活塞装置提供具有第五温度的液体，并且具有第五温度的液体在此过程中转变为具有第六温度的液体；利用具有第六温度的液体进行供暖或发电；在发电阶段，在将液体活塞装置的压缩气体等压迁移至压缩气体存储单元之前，向液体活塞装置提供具有第七温度的液体；在压缩气体膨胀并提高液体活塞装置的液压势能并输出至第一端口组时，具有第七温度的液体转变为具有第八温度的液体；以及利用具有第八温度的液体进行制冷。由此，利用第五温度的液体对压缩气体进行温度控制，减少压缩气体消耗的外部能量，同时可利用气体压缩时产生的热量将第五温度的液体加热为第六温度的液体，从而使的第六温度的液体可被用于供暖或发电，从而提高了该储能发电方法的发电效率；另一方面，利用第七温度的液体对压缩气体进行补热，提高压缩气体膨胀做功的能力，同时可利用气体膨胀做功时吸热的原理将第七温度的液体冷却为第八温度的液体，从而使第八温度的液体可被用于制冷。

例如，在本实施例一示例提供的储能发电方法中，第五温度大于第七温度。由此，可利用气体压缩时产生的热量将第五温度的液体加热为第六温度的液体，从而进一步提高能量的品质，使得具有第五温度的液体的原本低品质的能量转变为具有第六温度的液体的高品质能量；另一方面，可利用气体膨胀做功时吸热的原理将使得具有第七温度的液体的原本低品质的能量转变为具有第八温度的液体的高品质能量。

例如，在本实施例一示例提供的储能发电方法中，进行储能过程时，若气体温度低于液体温度，则可控制气体利用膨胀机先进行绝热压缩，再进行等温压缩，可减少压缩消耗的能量；进行发电过程时，若气体温度高于液体温度，则控制气体利用膨胀机先进行绝热膨胀，再进行等温膨胀，可提高发电效率。

有以下几点需要说明：

(1)本发明实施例附图中，只涉及到与本发明实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

(2)在不冲突的情况下，本发明同一实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。

以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

本申请要求于2016年12月28日递交的中国专利申请第201611238777.7号的优先权，在此全文引用上述中国专利申请公开的内容以作为本申请的一部分。

Claims

一种气液两相联合储能发电系统，包括：

压缩气体存储单元，包括相互连通的液体存储空间、气体存储空间以及与所述液体存储空间相连的第一高压液体管道，其中，所述气体存储空间被配置为存储具有稳定压强的压缩气体并利用所述压缩气体储能，所述液体存储空间被配置为存储液体，所述第一高压液体管道被配置通过对所述液体存储空间输入或输出液体来维持所述压缩气体的压强；

第一气体管道，被配置为储能时输送待压缩气体以及发电时输送膨胀后气体；

液体活塞装置，与所述气体存储空间、所述第一气体管道分别相连；

液压势能转换单元，包括第一端口组和第二端口组并被配置为将所述第一端口组的液压势能转换为所述第二端口组的液压势能以及将所述第二端口组的液压势能转换为所述第一端口组的液压势能；以及

第一抽蓄发电单元，被配置为利用电能抽取液体以将电能转化为液压势能以及利用液压势能发电，

其中，所述液体活塞装置与所述第一端口组相连并被配置为向所述第一端口组接收和输出液压势能，所述第一抽蓄发电单元与所述第二端口组相连并被配置为向所述第二端口组接收和输出液压势能。
如权利要求1所述的气液两相联合储能发电系统，其中，所述第一高压液体管道一端与所述液体存储空间相连，另一端与所述第二端口组相连。
如权利要求1所述的气液两相联合储能发电系统，还包括：

第一缓冲罐，与所述第一抽蓄发电单元具有第一高度差且包括第一液体空间和第一气体空间，

第二高压液体管道，被配置为存储或运输高压液体，

第二气体管道，被配置为存储或运输压缩气体，

其中，所述第二气体管道一端与所述第一气体空间相连，另一端与所述气体存储空间相连，所述第二高压液体管道一端与所述第一液体空间相连，另一端与所述第二端口组相连。
如权利要求1-3中任一项所述气液两相联合储能发电系统，其中，所述液压势能转换单元还包括转换调节单元，被配置为调节所述液压势能转换单元的液压势能转换速率、进行安全控制以及平衡所述第一端口组和所述第二端口组的液压势能。
如权利要求1-3中任一项所述的气液两相联合储能发电系统，还包括：

第一液体源，与所述第一抽蓄发电单元和所述液压势能转换单元的第二端口组分别相连。
如权利要求1-3中任一项所述的气液两相联合储能发电系统，还包括：

第二液体源，与所述液体活塞装置和所述液压势能转换单元的第一端口组分别相连并被配置为接收所述液体活塞装置排出的液体以及向所述液体活塞装置提供液体，

其中，所述第二液体源被配置为提供不同温度的液体以对所述液体活塞装置内气体压缩膨胀过程进行温度控制。
如权利要求1-3中任一项所述的气液两相联合储能发电系统，还包括第二抽蓄发电单元，所述第二抽蓄发电单元与所述液体活塞装置和所述压缩气体存储单元的液体存储空间分别相连。
如权利要求7所述的气液两相联合储能发电系统，还包括：

第二缓冲罐，所述第二缓冲罐包括第二液体空间和第二气体空间，所述第二液体空间经所述第二抽蓄发电单元与所述液体存储空间相连，并与所述液体活塞装置相连，所述第二气体空间与所述液体活塞装置和气体存储空间分别相连。
如权利要求1-3中任一项所述的气液两相联合储能发电系统，还包括：

气液混合势能转换单元，具有第三液体端口组、第四液体端口组、气体端口组及控制单元；以及

第三液体源，被配置为向所述压缩气体存储单元输送液体或接收所述压缩气体存储单元排出的液体，

其中，所述第三液体端口组分别与所述液体存储空间和所述第三液体源相连，所述第四液体端口组分别与所述液体活塞装置和所述第二液体源相连，所述气体端口组分别与所述气体存储空间与所述液体活塞装置相连，所述控制单元被配置为控制气液混合势能转换单元的势能转换速率以平衡所述第三液体端口组、所述第四液体端口组、以及所述气体端口组的势能，以将所述压缩气体存储单元与所述液体活塞装置内温度与压强不一致的压缩气体在所述压缩气体存储单元与所述液体活塞装置间等密度转移。
如权利要求1-3中任一项所述的气液两相联合储能发电系统，其中，所述第一抽蓄发电单元包括可逆式水轮机组、水轮发电机组与水泵的组合、水轮发电机组和液压马达的组合、或液压活塞机构与直线发电机或与曲柄发电机的组合。
如权利要求1-3中任一项所述的气液两相联合储能发电系统，其中，所述第一抽蓄发电单元可包括水轮发电机组、压强转换单元以及稳水头池，所述压强转换单元设置在水轮发电机组进水的一侧，所述稳水头池设置在所述水轮发电机组和压强转换单元之间，所述压强转换单元可将输入到所述抽蓄发电单元的压强的大小进行转换。
如权利要求1-3中任一项所述的气液两相联合储能发电系统，其中，所述液体活塞装置包括：

压力容器；

液体循环管道，连接所述压力容器顶部和底部；以及

循环电机，设置在所述液体循环管道上，

其中，所述循环电机被配置为通过所述液体循环管道将所述压力容器底部的液体或外部液体输送至所述压力容器顶部。
如权利要求1-3中任一项所述的气液两相联合储能发电系统，其中，所述压缩气体存储单元包括：

外罐，包括第一罐体以及设置在所述第一罐体上的第三液体管道；以及

内罐，包括第二罐体以及设置在所述第二罐体上的第三气体管道，

其中，所述内罐设置在所述外罐内部，且所述内罐底部具有开口，所述第三液体管道被配置为输入或输出液体，所述第三气体管道被配置为输入或输出气体。
如权利要求1-3中任一项所述的气液两相联合储能发电系统，其中，所述压缩气体存储单元包括：

外罐，包括第一罐体以及设置在所述第一罐体上的第四气体管道；以及

内罐，包括第二罐体、伸入所述第二罐体内部的液体管道以及设置在所述液体管道上的第四液体管道，

其中，所述内罐设置在所述外罐内部，且所述内罐顶部具有开口，所述第四液体管道被配置为输入或输出液体，所述第四气体管道被配置为输入或输出气体。
一种用于如权利要求1所述的气液两相联合储能发电系统的储能发电方法，包括：

在储能阶段，使用所述第一抽蓄发电单元抽取液体以将电能转化为液压势能并输出至所述第二端口组；

使用所述液压势能转换单元将所述第二端口组的液压势能转为所述第一端口组的液压势能；

利用所述第一端口组的液压势能将液体送入所述液体活塞装置使待压缩气体压缩为所述压缩气体；

将所述液体活塞装置的所述压缩气体等压迁移至所述压缩气体存储单元；

在发电阶段，将所述压缩气体存储单元中存储的所述压缩气体部分等压迁移或等密度迁移至所述液体活塞装置；

利用所述液体活塞装置的所述压缩气体膨胀推动液体做功，在所述第一端口组形成液压势能；

使用所述液压势能转换单元将所述第一端口组的液压势能转为所述第二端口组的液压势能；以及

使用所述第一抽蓄发电单元利用所述第二端口组的液压势能进行发电。
如权利要求15所述的储能发电方法，还包括：

在发电阶段，利用所述压缩气体存储单元的压强稳定所述第二端口组的液体压强。
如权利要求15所述的储能发电方法，还包括：将所述第一高压液体管道一端与所述液体存储空间相连，另一端与所述第二端口组相连。
如权利要求15所述的储能发电方法，其中，所述气液两相联合储能发电系统还包括：第一缓冲罐，与所述第一抽蓄发电单元具有第一高度差且包括第一液体空间和第一气体空间、第二高压液体管道以及第二气体管道，所述储能发电方法还包括：将所述第二气体管道一端与所述第一气体空间相连，另一端与所述气体存储空间相连，将所述第二高压液体管道一端与所述第一液体空间相连，另一端与所述第二端口组相连。
如权利要求17或18所述的储能发电方法，还包括：使用所述第一抽蓄发电单元控制单位时间内流入/流出所述第一高压液体管道或所述第一缓冲罐的液体流量，以使所述压缩气体存储单元内部的压强保持稳定。
如权利要求17或18所述的储能发电方法，其中，所述液压势能转换单元包括转换调节单元，所述储能发电方法包括：使用所述转换调节单元控制单位时间内流入/流出所述第一高压液体管道或所述第一缓冲罐的液体流量，以使所述压缩气体存储单元内部的压强保持稳定。