WO2026020652A1 - 一种压力分级的水力压缩空气储能系统及运行方法 - Google Patents

一种压力分级的水力压缩空气储能系统及运行方法

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赵瀚辰
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张可臻
杨晓
左芳菲
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Definitions

  • the present invention adopts the following technical solution:
  • the high-pressure gas storage container is connected to multiple steam-water mixing containers, and the multiple steam-water mixing containers are connected in sequence.
  • both the high-pressure gas storage container and the gas-water mixing container are closed containers.
  • the energy conversion device includes a water turbine and a pump respectively connected to the water storage tank;
  • the inlet of the steam-water mixing container is connected to the output end of the pump;
  • the drain outlet of the steam-water mixing container is connected to the input end of the water turbine;
  • the output end of the water turbine is coaxially connected to the generator.
  • the high-pressure gas storage container is connected to the steam-water mixing container via a first valve.
  • Figure 4 is a structural schematic diagram of another pressure-graded hydraulic compressed air energy storage system provided in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 High-pressure gas storage container-1; steam-water mixing container-2; first steam-water mixing container-2-1; second steam-water mixing container-2-2; third steam-water mixing container-2-3; water turbine-3; pump-4; water storage tank-5; water pump-water turbine-6; first valve-7; second valve-8; third valve-9; fourth valve-10; fifth valve-11.
  • the terms “set,” “install,” “connect,” and “link” should be interpreted broadly. For example, they can refer to a fixed connection, a detachable connection, or an integral connection; they can refer to a mechanical connection or an electrical connection; they can refer to a direct connection or an indirect connection through an intermediate medium; and they can refer to the internal connection of two components. Those skilled in the art can understand the specific meaning of the above terms in the present invention according to the specific circumstances.
  • non-combustion compressed air energy storage uses air as both the working medium and the storage medium, and the start-up and shutdown process takes more than 10 minutes, with slow power increase and decrease rates.
  • Hydraulic compressed air energy storage uses water as the working medium and air as the storage medium, but the pressure of the working container needs to be determined according to the pressure of the storage container, resulting in a high proportion of the cost of the large-capacity working container in the system.
  • the system's economic efficiency urgently needs to be improved, and it is difficult to meet the demand for high-power energy storage.
  • this embodiment provides a pressure-graded hydraulic compressed air energy storage system.
  • This system and method overcome the drawbacks of non-combustion compressed air energy storage systems and hydraulic compressed air energy storage systems where the energy storage container and the power container cannot be separated. It also breaks through the constraint that the pressure of the energy storage container and the pressure of the power container must be equal, and overcomes the problem of poor system technical and economic efficiency due to the high cost of the power container, making it difficult to achieve short-term high-power energy storage.
  • the present invention provides a pressure-graded hydraulic compressed air energy storage system, including a high-pressure air storage container 1, multiple air-water mixing containers 2, an energy conversion device, a water storage tank 5, valves, and several pipelines.
  • the high-pressure gas storage container is connected to N steam-water mixing containers 2 via the first valve 7, namely steam-water mixing containers G1 , G2 ... GN (1 ⁇ N ⁇ 200000).
  • Steam-water mixing containers GN -1 and GN are connected in pairs via the second valve 8.
  • Steam-water mixing container Gi (1 ⁇ i ⁇ N) is connected to the turbine manifold via the third valve 9.
  • the turbine manifold is connected to the turbine inlet.
  • the outlet of turbine 3 is connected to the reservoir 5.
  • Steam-water mixing container Gi (1 ⁇ i ⁇ N) is connected to the pump manifold via the fourth valve 10.
  • the pump manifold is connected to the pump outlet.
  • the pump inlet of pump 4 is connected to the reservoir 5.
  • Turbine 3 is coaxially connected to the generator. Pump 4 is coaxially connected to the pump motor.
  • the energy conversion device replenishes the water medium in the water storage tank 5 to the steam-water mixing container 2 until both the steam-water mixing container 2 and the high-pressure gas storage container 1 reach the corresponding preset pressure value.
  • the pressure levels of the first soft drink mixing container 2-1, the second soft drink mixing container 2-2, and the third soft drink mixing container 2-3 are as follows: G1 > G2 > G3 ; where G1 represents the first soft drink mixing container 2-1; G2 represents the second soft drink mixing container 2-2; and G3 represents the third soft drink mixing container 2-3.
  • This embodiment provides a working method for a pressure-graded hydraulic compressed air energy storage system, as detailed below:
  • the volume of the high-pressure gas storage container continuously expands.
  • the power generation process ends when the volume of all the working containers is converted into the energy storage container.

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Abstract

本发明公开了一种压力分级的水力压缩空气储能系统及运行方法，属于储能技术领域，本系统中的高压储气容器作为储能容器，汽水混合容器作为做功容器，高压储气容器分别连接多个汽水混合容器，汽水混合容器通过能量转换设备连接蓄水池；发电过程中随着发电压力的下降，高压储气容器的容积不断扩大，所有汽水混合容器均转化为新的储能容器，扩大了储能容器的体积，突破了储能容器压力与做功容器压力必须相等的约束，实现了储能容器压力与做功容器压力的相互解耦，显著减小了储能系统中做功容器对高压压力容器大容积的需求量；本系统通过空气的压缩、膨胀实现储能、发电，实现无地势落差的储能-发电，具有布置灵活的优点。

Description

一种压力分级的水力压缩空气储能系统及运行方法 技术领域
本发明属于储能技术领域，具体涉及一种压力分级的水力压缩空气储能系统。
背景技术
以新能源为主体的电力系统将成为各地区的普遍现象。由于新能源的波动性、随机性和不确定性，给电力系统的安全稳定运行带来了严重挑战，电网峰谷差逐渐扩大的趋势使得该问题进一步恶化，电力系统对灵活性调节资源的需求大幅增加，电力系统迫切需要先进的大规模储能技术来解决可再生能源接入问题，以提高常规电力系统和区域能源系统的效率、安全性及经济性。压缩空气储能具有容量大、寿命长、清洁保、安全可靠、经济性好等优点，是支撑大规模发展可再生能源、保障能源安全的关键技术之一。
当前，已有的非补燃式压缩空气储能做功介质和储能介质均为空气，启停过程长达十多分钟，功率增减速率缓慢；水力压缩空气储能做功介质为水、储能介质为空气，但是需要根据储能容器的压力决定做功容器的压力，导致大容量做功容器成本在系统中占比偏高，系统经济性亟需提升，且难以满足大功率储能的需求。
由此可见，现有的水力压缩空气储能系统，由于储能容器的压力决定做功容器的压力，二者存在耦合关系，难以满足大功率储能的需求。
发明内容
本发明目的在于提供一种压力分级的水力压缩空气储能系统，以解决现有的水力压缩空气储能系统，由于储能容器的压力决定做功容器的压力，二者存在耦合关系，难以满足大功率储能的需求。
为了达到上述目的，本发明采用技术方案如下：
一种压力分级的水力压缩空气储能系统，包括高压储气容器；
所述高压储气容器分别连接有多个汽水混合容器，多个汽水混合容器之间依次相连；
各汽水混合容器连接有能量转换设备，所述能量转换设备用于在储能阶段将水工质补充至汽水混合容器内以及在发电阶段将来自水工质的动能转换为电能；
所述能量转换设备连接有蓄水池。
进一步地，多个汽水混合容器采用压力等级和体积均不相同的汽水混合容器。
进一步地，所述高压储气容器和所述汽水混合容器均采用闭式容器。
进一步地，所述能量转换设备包括分别与所述蓄水池连接的水轮机和泵；
所述汽水混合容器的进水口与所述泵的输出端连接；
所述汽水混合容器的排水口与所述水轮机的输入端连接；
所述泵的输入端与水泵电机同轴相连；
所述水轮机的输出端与发电机同轴相连。
进一步地，所述能量转换设备采用与所述蓄水池连接的水泵水轮机；所述汽水混合容器设置有双向口，并通过双向口与所述水泵水轮机连接；所述水泵水轮机的输出端与发电机同轴相连。
进一步地，所述高压储气容器通过第一阀门与所述汽水混合容器相连。
进一步地，多个汽水混合容器之间通过第二阀门依次相连。
进一步地，所述汽水混合容器内设置有雾化喷淋装置，所述雾化喷淋装置与所述能量转换设备供水端连通。
一种压力分级的水力压缩空气储能系统的运行方法，基于上述压力分级的水力压缩空气储能系统，包括：
在发电阶段，高压储气容器对汽水混合容器补充气体，气体经膨胀使得汽水混合容器内的水工质排出，由能量转换设备将自水工质的动能转换为电能，水工质经过能量转换设备排入蓄水池；
在储能阶段，能量转换设备将蓄水池的水工质补充至汽水混合容器，直至汽水混合容器和高压储气容器均达到对应的预设压力值。
进一步地，多个汽水混合容器采用压力等级和体积均不相同的汽水混合容器；
在发电阶段，高压储气容器按照压力等级由高到低的顺序依次对汽水混合容器补充气体，将所有经补气后的汽水混合容器与高压储气容器连通，形成新的高压储气容器；
在储能阶段，能量转换设备按照压力等级由低到高的顺序依次对汽水混合容器补充水工质，进行雾化喷淋降低压缩空气的温度，直至汽水混合容器和高压储气容器均达到对应的预设压力值。
相比于现有技术，本发明具有有益效果如下：
本发明提供一种压力分级的水力压缩空气储能系统，本系统中的高压储气容器作为储能容器，汽水混合容器作为做功容器，高压储气容器分别连接多个汽水混合容器，汽水混合容器通过能量转换设备连接蓄水池；发电过程中随着发电压力的下降，高压储气容器的容积不断扩大，所有汽水混合容器均转化为新的储能容器，扩大了储能容器的体积，突破了储能容器压力与做功容器压力必须相等的约束，实现了储能容器压力与做功容器压力的相互解耦，显著减小了储能系统中做功容器对高压压力容器大容积的需求量；本系统通过空气的压缩、膨胀实现储能、发电，实现无地势落差的储能-发电，具有布置灵活的优点；并且储能介质为空气、做功介质为水，均为清洁无污染工质，实现了绿色清洁储能。
优选地，本发明中，使用多个压力等级不等、体积不同的汽水混合容器实现大幅度压力变化过程中能量的存储与释放，显著降低了储能和发电过程中容器成本，提高了整个系统的技术经济性；同时也提高了系统的整体运行效率和安全性。
优选地，本发明中，高压储气容器和汽水混合容器均采用闭式容器设计，即高压储气容器和各汽水混合容器内的气体不直接与大气环境接触，这样设计可以防止气体和水工质的泄漏，减少能量损失，提高系统的密封性和运行效率。
优选地，本发明中，水轮机和泵作为能量转换设备，其可靠性和稳定性较高，能够确保系统在水力发电和储能过程中的高效运行。
优选地，本发明中，能量转换设备采用水泵水轮机，水泵水轮机具有抽水蓄能和水力发电的双重功能，能够在储能和发电阶段实现无缝切换，提高系统的集成度和运行效率；同时，在高压力、低压力系统中均能高效率运行，解决了压力变化严重影响系统循环效率问题。
优选地，本发明中，高压储气容器通过第一阀门与汽水混合容器相连，第一阀门不仅可以使得在发电过程中，汽水混合容器与高压储气容器连通形成新的储气容器；并且也可以控制高压储气容器与汽水混合容器之间的气体流动，实现系统的灵活控制和安全隔离。
优选地，本发明中，多个汽水混合容器之间通过第二阀门依次相连，第二阀门可以控制不同汽水混合容器之间的水流和气压平衡，保证系统在发电和储能阶段的稳定运行。
优选地，本发明中，汽水混合容器内设置雾化喷淋装置，雾化喷淋装置的设置可以将水工质均匀地喷入汽水混合容器内，提高汽水混合效率，减少能量损失；压缩过程和膨胀过程中通过采用雾化喷淋这种强迫换热技术，实现了储能过程和发电过程空气温度近似不变的效果，解决了压缩空气储能中温升过高、储能效率低的难题。
本发明还提供了一种压力分级的水力压缩空气储能系统的运行方法，基于上述压力分级的水力压缩空气储能系统，本方法在发电阶段，利用高压储气容器对汽水混合容器补充气体，使得气体膨胀，将汽水混合容器内的水工质排出，再通过能量转换设备将自水工质的动能转换为电能；在储能阶段，能量转换设备将蓄水池的水工质补充至汽水混合容器，直至汽水混合容器和高压储气容器均达到对应的预设压力值，保证了整个压力分级的水力压缩空气储能系统的稳定运行，突破了储能容器压力与做功容器压力必须相等的约束，实现了储能容器压力与做功容器压力的相互解耦，显著减小了储能系统中做功容器对高压压力容器大容积的需求量。
优选地，本发明中，本方法采用在发电阶段，高压储气容器按照压力等级由高到低的顺序依次对汽水混合容器补充气体，将所有经补气后的汽水混合容器与高压储气容器连通，形成新的高压储气容器；在储能阶段，能量转换设备按照压力等级由低到高的顺序依次对汽水混合容器补充水工质，进行雾化喷淋降低压缩空气的温度，直至汽水混合容器和高压储气容器均达到对应的预设压力值；保证了系统稳定运行的同时，兼顾了整个系统的技术经济性，极大地节省了系统的运行成本。
附图说明
图1为本发明提供的一种压力分级的水力压缩空气储能系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种压力分级的水力压缩空气储能系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种压力分级的水力压缩空气储能系统的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的又一种压力分级的水力压缩空气储能系统的结构示意图。
附图标记：
高压储气容器-1；汽水混合容器-2；第一汽水混合容器-2-1；第二汽水混
合容器-2-2；第三汽水混合容器-2-3；水轮机-3；泵-4；蓄水池-5；水泵水轮机-6；第一阀门-7；第二阀门-8；第三阀门-9；第四阀门-10；第五阀门-11。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如背景技术所提及的，已有的非补燃式压缩空气储能做功介质和储能介质均为空气，启停过程长达10多分钟，功率增减速率缓慢；水力压缩空气储能做功介质为水、储能介质为空气，但是需要根据储能容器的压力决定做功容器的压力，导致大容量做功容器成本在系统中占比偏高，系统经济性亟需提升，且难以满足大功率储能的需求。
为了解决上述问题，本实施例提供了一种压力分级的水力压缩空气储能系统，采用本系统和方法克服了非补燃式压缩空气储能系统、水力压缩空气储能系统储能容器和做功容器不能分离的弊端，突破了储能容器压力与做功容器压力必须相等的约束，克服了做功容器成本过高导致系统技术经济性差的问题，难以实现短时大功率储能的问题。
如图1所示，本发明提供了一种压力分级的水力压缩空气储能系统，包括高压储气容器1、多个汽水混合容器2、能量转换设备、蓄水池5、阀门和若干管道。
其中，如图1所示，能量转换设备包括水轮机3和泵4；本压力分级的水力压缩空气储能系统的具体连接结构如下：
高压储气容器经过第一阀门7连接到N个汽水混合容器2，即汽水混合容器G1、G2…GN(1≤N≤200000)，汽水混合容器GN-1与汽水混合容器GN通过第二阀门8两两连接，汽水混合容器Gi(1≤i≤N)通过第三阀门9与水轮机汇流管路连接，水轮机汇流管路与水轮机进口连接，水轮机3的出口与蓄水池5连接；汽水混合容器Gi(1≤i≤N)通过第四阀门10与水泵汇流管路连接，水泵汇流管路与泵4的出口连接，泵4的进口与蓄水池5连接；水轮机3与发电机同轴连接，泵4与水泵电机同轴连接。
可见，本系统采用上述设计，高压储气容器作为储能容器，汽水混合容器作为做功容器，突破了储能容器压力与做功容器压力必须相等的约束，实现了储能容器压力与做功容器压力的相互解耦。
本实施例还提供了一种压力分级的水力压缩空气储能系统的工作原理：
在发电阶段，高压储气容器1对汽水混合容器2补充气体，气体经膨胀使得汽水混合容器2内的水工质排出，由能量转换设备将自水工质的动能转换为电能，水工质经过能量转换设备排入蓄水池5；
在储能阶段，能量转换设备将蓄水池5的水工质补充至汽水混合容器2，直至汽水混合容器2和高压储气容器1均达到对应的预设压力值。
如图2所示，本实施例中，汽水混合容器2采用了第一汽水混合容器2-1、第二汽水混合容器2-2和第三汽水混合容器2-3；此处，第一汽水混合容器2-1、第二汽水混合容器2-2和第三汽水混合容器2-3可采用同一型号规格，即压力等级相同、体积相同的容器；当然，在本实施例中，为了兼顾整个系统的技术经济性，第一汽水混合容器2-1、第二汽水混合容器2-2和第三汽水混合容器2-3采用了不同压力等级的汽水混合容器，实现大幅度压力变化过程中能量的存储与释放。
如图2所示，本实施例中，第一汽水混合容器2-1、第二汽水混合容器2-2和第三汽水混合容器2-3的压力等级如下：G1>G2>G3；其中，G1代表第一汽水混合容器2-1；G2代表第二汽水混合容器2-2；G3代表第三汽水混合容器2-3。
本实施例提供了一种压力分级的水力压缩空气储能系统的工作方法，具体如下：
发电过程中随着发电压力的下降，高压储气容器的容积不断扩大，当所有做功容器的体积转化为储能容器时发电过程结束。
第一次发电过程中高压储气容器先对承压能力高的汽水混合容器G1进行补充气体，经过膨胀发电后汽水混合容器G1与高压储气容器相连接，形成新的高压储气容器。
在汽水混合容器G1即将达到最低液位或者达到设定压力时，进入第2次发电过程。高压储气容器和汽水混合容器G1对压力等级较低的汽水混合容器G2补充带压气体，经过膨胀发电后汽水混合容器G1、G2与高压储气容器相连接，形成新的高压储气容器。
高压储气容器和汽水混合容器G1、G2、G3连接，经过膨胀发电后汽水混合容器G1、G2、G3均与高压储气容器相连接，形成高压储气容器，发电过程结束。
储能过程中，泵4先对承压能力低的汽水混合容器即G3进行补充液体，此时高压储气容器和各汽水混合容器G3、G2、G1相互连接,待低压汽水混合容器G3内气压达到设定值后关闭阀门、切断与蓄水池和其他容器之间联系，再使用水泵依次对低压汽水混合容器G2抽水增压，高压储气容器和各汽水混合容器G3、G2、G1连接，直到汽水混合容器G1内气压达到设定值后关闭阀门、切断与蓄水池和其他容器之间联系；按照该方法直到，第3次储能前高压储气容器和汽水混合容器G1连接，经过水泵对汽水混合容器G1抽水增压，高压储气容器内气压达到设定值，储能过程结束。
这里仅以3个为例，若整个系统采用多个汽水混合容器，具体的运行方法与上述运行方法相同。
实施例2
本实施例提供了另一种压力分级的水力压缩空气储能系统，结构与实施例1相同，区别在于，在实施例1结构基础上进一步优化和改进，具体包括：
如图3所示，本实施例中，能量转换设备包括水轮机3和泵4，在每个汽水混合容器均设置双向口，既是进水口又是排水口，双向口通过汇流管道的分支管道分别同水轮机3和泵4相连，阀门简化为第五阀门11，采用上述结构设计，简化了系统的构造，不仅便于系统的维护和运行，同时也节省了整个系统的运行成本。
实施例3
本实施例提供了另一种压力分级的水力压缩空气储能系统，结构与实施例2相同，区别在于，在实施例2结构基础上进一步优化和改进，具体包括：
如图4所示，本实施例中，能量转换设备采用了水泵水轮机6；水泵水轮机6具有抽水蓄能和水力发电的双重功能，能够在储能和发电阶段实现无缝切换，提高系统的集成度和运行效率；同时，在高压力、低压力系统中均能高效率运行，解决了压力变化严重影响系统循环效率问题。
此外，在以上实施例中，高压储气容器1和汽水混合容器2均采用闭式容器设计，即高压储气容器1和各汽水混合容器2内的气体不直接与大气环境接触，这样设计可以防止气体和水工质的泄漏，减少能量损失，提高系统的密封性和运行效率。
再有，在以上实施例中，汽水混合容器2内可设置雾化喷淋装置，雾化喷淋装置的设置可以将水工质均匀地喷入汽水混合容器内，提高汽水混合效率，减少能量损失；压缩过程和膨胀过程中通过采用雾化喷淋这种强迫换热技术，实现了储能过程和发电过程空气温度近似不变的效果，解决了压缩空气储能中温升过高、储能效率低的难题。
综上所述，本发明提供了一种压力分级的水力压缩空气储能系统，相比现有的水力压缩空气储能系统，本方法具有如下优势：
a)本发明通过空气的压缩、膨胀实现储能、发电，实现无地势落差的储能-发电，具有布置灵活的优点。
b)本发明实现了储能容器压力与做功容器压力的相互解耦，显著减小了储能系统中做功容器对高压压力容器大容积的需求量。
c)本发明使用多个压力不等、体积不同的容器实现大幅度压力变化过程中能量的存储与释放，显著降低了储能和发电过程中容器成本，提高了系统的技术经济性。
d)本发明的做功介质采用水，能量转换的设备为泵/水轮机，在高压力、低压力系统中均能高效率运行，解决了压力变化严重影响系统循环效率问题。
e)本发明压缩过程和膨胀过程中通过采用雾化喷淋等强迫换热技术，实现了储能过程和发电过程空气温度近似不变的效果，解决了压缩空气储能中温升过高、储能效率低的难题。
f)本发明储能介质为空气、做功介质为水，均为清洁无污染工质，实现了绿色清洁储能。
g)本发明室温下无易燃易爆的物质，从根源上解决了储能系统的容易起火爆炸的安全运行难题。
h)本发明不仅可以与火电机组配合进行火储调频运行，而且可以承担火电机组高频次自动发电控制调节。
i)本发明做功介质为水，具有不可压缩性，水泵和水轮机启停过程速度快、切换时间短的优点，储能系统在储能工况和发电工况具有工况切换迅速的优点。
上述实施例仅仅是能够实现本发明技术方案的实施方式之一，本发明所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。

Claims (10)

  1. 一种压力分级的水力压缩空气储能系统，其特征在于，包括高压储气容器(1)；
    所述高压储气容器(1)分别连接有多个汽水混合容器(2)，多个汽水混合容器(2)之间依次相连；
    各汽水混合容器(2)连接有能量转换设备，所述能量转换设备用于在储能阶段将水工质补充至汽水混合容器(2)内以及在发电阶段将来自水工质的动能转换为电能；
    所述能量转换设备连接有蓄水池(5)。
  2. 根据权利要求1所述的一种压力分级的水力压缩空气储能系统，其特征在于，多个汽水混合容器(2)采用压力等级和体积均不相同的汽水混合容器。
  3. 根据权利要求1所述的一种压力分级的水力压缩空气储能系统，其特征在于，所述高压储气容器(1)和所述汽水混合容器(2)均采用闭式容器。
  4. 根据权利要求1所述的一种压力分级的水力压缩空气储能系统，其特征在于，所述能量转换设备包括分别与所述蓄水池(5)连接的水轮机(3)和泵(4)；
    所述汽水混合容器(2)的进水口与所述泵(4)的输出端连接；
    所述汽水混合容器(2)的排水口与所述水轮机(3)的输入端连接；
    所述泵(4)的输入端与水泵电机同轴相连；
    所述水轮机(3)的输出端与发电机同轴相连。
  5. 根据权利要求1所述的一种压力分级的水力压缩空气储能系统，其特征在于，所述能量转换设备采用与所述蓄水池(5)连接的水泵水轮机(6)；所述汽水混合容器(2)设置有双向口，并通过双向口与所述水泵水轮机(6)连接；所述水泵水轮机(6)的输出端与发电机同轴相连。
  6. 根据权利要求1所述的一种压力分级的水力压缩空气储能系统，其特征在于，所述高压储气容器(1)通过第一阀门(7)与所述汽水混合容器(2)相连。
  7. 根据权利要求1所述的一种压力分级的水力压缩空气储能系统，其特征在于，多个汽水混合容器(2)之间通过第二阀门(8)依次相连。
  8. 根据权利要求1所述的一种压力分级的水力压缩空气储能系统，其特征在于，所述汽水混合容器内设置有雾化喷淋装置，所述雾化喷淋装置与所述能量转换设备供水端连通。
  9. 一种压力分级的水力压缩空气储能系统的运行方法，其特征在于，基于权利要求1-8所述压力分级的水力压缩空气储能系统，包括：
    在发电阶段，高压储气容器(1)对汽水混合容器(2)补充气体，气体经膨胀使得汽水混合容器(2)内的水工质排出，由能量转换设备将自水工质的动能转换为电能，水工质经过能量转换设备排入蓄水池(5)；
    在储能阶段，能量转换设备将蓄水池(5)的水工质补充至汽水混合容器(2)，直至汽水混合容器(2)和高压储气容器(1)均达到对应的预设压力值。
  10. 根据权利要求9所述的一种压力分级的水力压缩空气储能系统的运行方法，其特征在于，多个汽水混合容器(2)采用压力等级和体积均不相同的汽水混合容器；
    在发电阶段，高压储气容器(1)按照压力等级由高到低的顺序依次对汽水混合容器(2)补充气体，将所有经补气后的汽水混合容器(2)与高压储气容器(1)连通，形成新的高压储气容器；
    在储能阶段，能量转换设备按照压力等级由低到高的顺序依次对汽水混合容器(2)补充水工质，进行雾化喷淋降低压缩空气的温度，直至汽水混合容器(2)和高压储气容器(1)均达到对应的预设压力值。
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