本发明属于储能，涉及水力压缩空气储能系统领域，尤其涉及一种压力分级带补热的水力压缩空气储能系统。
背景技术：
1、压缩空气储能系统在现代能源领域中扮演着不可或缺的重要角色。它不仅提供了大规模、长时间储存可再生能源(如太阳能、风能)的有效手段，还能够在电力需求高峰时迅速释放能量，以平衡电网的供需波动。这种储能技术不仅提高了能源利用效率，还有助于推动绿色能源的发展，为实现碳中和目标提供有力支持。通过减少化石能源的依赖和碳排放，压缩空气储能系统为构建可持续、环保的能源体系作出了重要贡献。
2、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；工业领域存在大量低温(40℃～150℃)的低品位余热，例如锅炉(加热炉)等排放的烟气，一般在140～180℃；高炉渣、炼钢渣的冲渣水，温度在60～90℃；循环冷却水，大部分在30～50℃；油田采出水在30～60℃。由于这部分余热能量品位较低，用于发电时存在效率较低，经济效益偏低，技术不成熟等问题，目前普遍缺乏高效利用手段，往往直接遗弃；然而当前的非补燃式压缩空气储能欠缺余热回收功能，无法将低品位余热资源，影响了整个系统的循环效率。
3、由此可见，现有的水力压缩空气储能系统由于缺少余热回收功能，无法将低品位余热资源重复利用，影响了整个系统的循环效率。
技术实现思路
1、本发明目的在于提供一种压力分级带补热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缺少余热回收功能，无法将低品位余热资源重复利用，影响了整个系统的循环效率。
2、为了达到上述目的，本发明采用技术方案如下：
3、一种压力分级带补热的水力压缩空气储能系统，包括补热单元、高压储气容器、多个相连的汽水混合容器和用于为所述汽水混合容器补液以及发电的能量转换单元；
4、所述高压储气容器的出气口分别连接各所述汽水混合容器；
5、所述汽水混合容器的进入口和排水口分别与所述能量转换单元相连；
6、所述补热单元分别与所述高压储气容器和各所述汽水混合容器相连，用于为所述高压储气容器和所述汽水混合容器补热；
7、所述补热单元的输入口与外部热源连通。
8、进一步地，所述高压储气容器采用多个，多个所述高压储气容器通过阀门依次相连；各所述高压储气容器分别与所述补热单元的输出口相连，且分别与各所述汽水混合容器一一对应相连。
9、进一步地，各所述高压储气容器采用不同压力等级的高压储气容器。
10、进一步地，各所述汽水混合容器采用不同压力等级的高压储气容器。
11、进一步地，所述补热单元采用换热器；所述换热器的第一补热口与所述高压储气容器相连，第二补热口分别与各所述汽水混合容器相连。
12、进一步地，所述高压储气容器的出气口与所述换热器的输入口相连。
13、进一步地，所述能量转换单元包括水轮机和水泵；所述水轮机与各所述汽水混合容器的排水口相连；所述水泵与各所述汽水混合容器的进水口相连；所述水轮机和所述水泵分别与蓄水池相连。
14、进一步地，所述能量转换单元采用水泵水轮机；所述汽水混合容器的排水口和与进水口相同；所述水泵水轮机的一端与各所述汽水混合容器相连，另一端连接蓄水池。
15、一种压力分级带补热的水力压缩空气储能系统的运行方法，基于上述压力分级带补热的水力压缩空气储能系统，包括：
16、发电阶段，由高压储气容器为各汽水混合容器补气，空气经膨胀后推动汽水混合容器中的水工质做功，带动能量转换单元发电；发电过程中，由补热单元分别为高压储气容器以及汽水混合容器补热；
17、储能阶段，由能量转换单元为各汽水混合容器补液，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。
18、进一步地，当高压储气容器的出气口与补热单元的气源输入口连通时，高压储气容器将空气输入至补热单元进行换热。
19、相比于现有技术，本发明具有有益效果如下：
20、本发明提供一种压力分级带补热的水力压缩空气储能系统，本系统包括补热单元、高压储气容器、多个汽水混合容器以及能量转换单元；补热单元的设计使得系统能够充分利用外部热源，为高压储气容器和汽水混合容器补热，空气膨胀做功过程中，补热可以维持或提升工质的温度，从而保持或增加做功能力，有效提高了系统的能量转换效率；压力分级的汽水混合容器的使用，不仅优化了能量的储存和释放过程，还提升了系统的灵活性和稳定性；能量转换单元能够保障系统储能和发电过程的稳定运行；采用本系统能够实现低品位余热资源的充分利用，增加了发电量、提高了系统循环效率，具有高效、灵活、稳定等多重优势，对于促进清洁能源的利用和电网的平稳运行具有重要意义。
21、优选地，本发明中，通过多个高压储气容器的串联，系统可以存储更多的压缩空气，增加了储能容量；同时，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。
22、进一步优选地，本发明中，高压储气容器采用不同的压力等级可以适应不同的储能和发电需求，提高了系统的适应性；分级存储还可以提高系统的安全性，减少因压力过高而带来的风险。
23、优选地，本发明中，汽水混合容器采用不同的压力等级能够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。
24、优选地，本发明中，补热单元采用换热器，换热器的输入口与外部热源连通，能够充分利用低品位余热资源，保证了发电量以及系统循环效率的提升。
25、进一步优选地，本发明中，采用高压储气容器的出气口与换热器的输入口相连，发电结束后，高压储气容器内的雾化冷却水通过管路经换热器输送到汽水混合容器内，提升了储能过程中的补液效率，实现了整个系统的内部循环和工质的重复利用。
26、优选地，本发明中，能量转换单元包括水轮机和水泵，水轮机能够将水工质的动能转换为机械能，进而转换为电能，水泵用于为汽水混合容器补液，确保系统的正常运行。
27、优选地，本发明中，水泵水轮机结合了水泵和水轮机的功能，具有启停过程速度快、切换时间短的优点；使得系统在储能和发电过程中都能够实现高效的能量转换。
28、本发明还提供了一种压力分级带补热的水力压缩空气储能系统的运行方法，基于上述压力分级带补热的水力压缩空气储能系统，本方法在发电阶段由补热单元分别为高压储气容器以及汽水混合容器补热；通过补热能够维持或提升工质的温度，从而保持或增加做功能力，有效提高了系统的能量转换效率；并且采用本方法能够充分利用低品位余热资源，能够显著增加发电量以及提升系统循环效率。
29、优选地，本发明中，当高压储气容器的出气口与补热单元的气源输入口连通时，高压储气容器将空气输入至补热单元进行换热，这样确保了高压储气容器输出的空气能够直接进入补热单元进行换热，进一步减少了能量损失，提高了系统的整体效率。
1.一种压力分级带补热的水力压缩空气储能系统，其特征在于，包括补热单元、高压储气容器(1)、多个相连的汽水混合容器(2)和用于为所述汽水混合容器(2)补液以及发电的能量转换单元；
2.根据权利要求1所述的一种压力分级带补热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)采用多个，多个所述高压储气容器(1)通过阀门依次相连；各所述高压储气容器(1)分别与所述补热单元的输出口相连，且分别与各所述汽水混合容器(2)一一对应相连。
3.根据权利要求2所述的一种压力分级带补热的水力压缩空气储能系统，其特征在于，各所述高压储气容器(1)采用不同压力等级的高压储气容器。
4.根据权利要求1所述的一种压力分级带补热的水力压缩空气储能系统，其特征在于，各所述汽水混合容器(2)采用不同压力等级的高压储气容器。
5.根据权利要求1所述的一种压力分级带补热的水力压缩空气储能系统，其特征在于，所述补热单元采用换热器(6)；所述换热器(6)的第一补热口与所述高压储气容器(1)相连，第二补热口分别与各所述汽水混合容器(2)相连。
6.根据权利要求5所述的一种压力分级带补热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)的出气口与所述换热器(6)的输入口相连。
7.根据权利要求1所述的一种压力分级带补热的水力压缩空气储能系统，其特征在于，所述能量转换单元包括水轮机(3)和水泵(4)；所述水轮机(3)与各所述汽水混合容器(2)的排水口相连；所述水泵(4)与各所述汽水混合容器(2)的进水口相连；所述水轮机(3)和所述水泵(4)分别与蓄水池(5)相连。
8.根据权利要求1所述的一种压力分级带补热的水力压缩空气储能系统，其特征在于，所述能量转换单元采用水泵水轮机；所述汽水混合容器(2)的排水口和与进水口相同；所述水泵水轮机的一端与各所述汽水混合容器(2)相连，另一端连接蓄水池(5)。
9.一种压力分级带补热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任一项所述压力分级带补热的水力压缩空气储能系统，包括：
10.根据权利要求9所述的一种压力分级带补热的水力压缩空气储能系统的运行方法，其特征在于，当高压储气容器(1)的出气口与补热单元的气源输入口连通时，高压储气容器(1)将空气输入至补热单元进行换热。
