混合储能发电系统及方法

摘要

本发明涉及供电及储能技术领域，尤其涉及一种混合储能发电系统及方法。该混合储能发电系统，包括：液态空气储能单元，包括液态空气储罐和工质循环回路，液态空气储罐的输入端连接储能管路，液态空气储罐的输出端用于通过释能管路向电网输电；工质循环回路包括相连的吸热管路和放热管路，吸热管路用于与储能管路之间发生热交换，放热管路用于与释能管路之间发生热交换；辅助储能单元，分别与释能管路、放热管路和电网连接。本发明所述的混合储能发电系统利用液态空气储能单元与辅助储能单元的混合作用，以满足电网的多种响应需求，例如快速启动、调峰、调频以及黑启动。

权利要求

1.一种混合储能发电系统，其特征在于，包括：液态空气储能单元，包括液态空气储罐(9)和工质循环回路，所述液态空气储罐(9)的输入端连接储能管路，所述液态空气储罐(9)的输出端用于通过释能管路向电网输电；所述工质循环回路包括相连的吸热管路和放热管路，所述吸热管路用于与所述储能管路之间发生热交换，所述放热管路用于与所述释能管路之间发生热交换；

辅助储能单元，分别与所述释能管路、所述放热管路和所述电网连接；

所述辅助储能单元为飞轮储能单元(1)，所述飞轮储能单元(1)包括相连的双向驱动电机(101)和飞轮(102)；所述释能管路上安装有低温泵(10)，所述放热管路上安装有放热工质泵(11)，所述低温泵(10)和所述放热工质泵(11)分别连接于所述双向驱动电机(101)或所述飞轮(102)；

所述飞轮(102)设有第一输出轴和第二输出轴，所述第一输出轴通过第一液力耦合器(110)与所述低温泵(10)的驱动轴连接，所述第二输出轴通过第二液力耦合器(120)与所述放热工质泵(11)的驱动轴连接；第一液力耦合器(110)和第二液力耦合器(120)分别能够在连通状态和断开状态之间切换；

所述飞轮储能单元(1)包括若干个飞轮(102)以及若干个所述双向驱动电机(101)，各个所述飞轮(102)分别与各个所述双向驱动电机(101)一一对应的连接。

2.根据权利要求1所述的混合储能发电系统，其特征在于，所述液态空气储能单元还包括压缩机组(2)、冷却器(3)、再热器(12)和膨胀机组(13)，所述压缩机组(2)、所述冷却器(3)的气体换热侧和所述液态空气储罐(9)的输入端通过所述储能管路依序连接，所述液态空气储罐(9)的输出端、所述再热器(12)的气体换热侧和所述膨胀机组(13)通过所述释能管路依序连接。

3.根据权利要求2所述的混合储能发电系统，其特征在于，所述液态空气储能单元还包括蓄冷器(7)，所述蓄冷器(7)设有第一换热侧和第二换热侧，所述蓄冷器(7)的第一换热侧连接于所述冷却器(3)的气体换热侧和所述液态空气储罐(9)的输入端之间的所述储能管路上，所述蓄冷器(7)的第二换热侧连接于所述液态空气储罐(9)的输出端和所述再热器(12)的气体换热侧之间的所述释能管路上。

4.根据权利要求3所述的混合储能发电系统，其特征在于，所述液态空气储能单元还包括降压装置(8)，所述降压装置(8)连接于所述蓄冷器(7)的第一换热侧和所述液态空气储罐(9)的输入端之间的所述储能管路上。

5.根据权利要求3所述的混合储能发电系统，其特征在于，所述液态空气储罐(9)的输出端和所述蓄冷器(7)的第二换热侧之间的所述释能管路上连接有所述低温泵(10)。

6.根据权利要求2所述的混合储能发电系统，其特征在于，所述工质循环回路还包括常温储罐(4)和高温储罐(6)，所述常温储罐(4)的输出端、所述冷却器(3)的工质换热侧和所述高温储罐(6)的输入端之间通过所述吸热管路连接，所述高温储罐(6)的输出端、所述再热器(12)的工质换热侧和所述常温储罐(4)的输入端之间通过所述放热管路连接。

7.根据权利要求6所述的混合储能发电系统，其特征在于，所述工质循环回路还包括吸热工质泵(5)，所述吸热工质泵(5)连接于所述常温储罐(4)的输出端和所述冷却器(3)的工质换热侧之间的所述吸热管路上。

8.根据权利要求6所述的混合储能发电系统，其特征在于，所述放热工质泵(11)连接于所述高温储罐(6)的输出端和所述再热器(12)的工质换热侧之间的所述放热管路上。

9.一种混合储能发电方法，其特征在于，由如权利要求1至8任一项所述的混合储能发电系统执行；所述混合储能发电方法能执行储能状态、调峰状态、调频状态和应急状态；

所述储能状态包括：

液态空气储能单元的储能管路通过与工质循环回路的吸热管路之间进行热交换，以使空气转变为液态空气存储在液态空气储罐(9)中；以及，驱动辅助储能单元进行储能；

所述调峰状态包括：

在驱动所述液态空气储能单元通过释能管路向电网输电以前，预先驱动辅助储能单元向电网释能并输电；

所述调频状态包括：

所述电网在输电过程中出现频率波动时，利用所述辅助储能单元向所述电网释能并输电；

所述应急状态包括：

利用所述辅助储能单元驱动液态空气自所述液态空气储罐(9)的输出端流入释能管路中，并利用所述辅助储能单元驱动换热介质在放热管路内流动；以及，驱动所述释能管路内的液态空气与所述放热管路内的换热介质之间进行热交换，以使流经所述释能管路内的液态空气升温后能够做功发电。

说明书

混合储能发电系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及供电及储能技术领域，尤其涉及一种混合储能发电系统及方法。

背景技术

[0002] 随着工业的不断发展，以化石能源为主的能源利用方式带来的能源危机和环境污染问题日益严重，可循环再生、对环境友好的可再生能源合理发展得到广泛关注，尤其是在
发电领域。但可再生能源分布不均，且具有随机性和间歇性等特点，并网后对电网的冲击
大，会对电力系统的安全稳定运行造成了一定的影响。当电网发生故障时，会引起局部供电
紧张，随着故障时长增加啊，甚至会引发电网事故，触发保护误动、系统振荡、电网解裂，并
且可能会产生不平衡交变磁场，干扰信号。

[0003] 储能技术是一种有效提升电网对可再生能源消纳的技术手段，能够增强可再生能源利用的可调控性。其中，液态空气储能是一种具有高储能密度，无地理条件限制，环境友
好型的大规模储能技术。在用能低谷段内，空气被液化存储；在用电高峰段内，液态空气释
放冷能，膨胀发电，可以实现用能的削峰填谷。但是液态空气储能仍无法满足电网的响应需
求，例如由于：液态空气储能系统的启动时间通常约为 1～10分钟，启动时间较长，响应速
度较慢，无法满足电网在短期内出现负荷动态变化时的快速响应需求；且在电网在整体用
电阶段出现频率波动时，液态空气储能系统无法满足快速调频的需求；并且，在电路突发故
障时，液态空气储能系统也无法快速主动地参与电网重建，而随着电力故障的时长增加，除
了会对电器设备造成严重破坏，甚至会引起电压崩溃、低频振荡、交变磁场信号干扰等危险
状况的出现，并造成巨大的经济损失。

发明内容

[0004] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种混合储能发电系统，以解决现有的液态空气储能系统无法满足电网响应需求的问题。

[0005] 本发明还提出一种混合储能发电方法。

[0006] 根据本发明一方面实施例的一种混合储能发电系统，包括：

[0007] 液态空气储能单元，包括液态空气储罐和工质循环回路，所述液态空气储罐的输入端连接储能管路，所述液态空气储罐的输出端用于通过释能管路向电网输电；所述工质
循环回路包括相连的吸热管路和放热管路，所述吸热管路用于与所述储能管路之间发生热
交换，所述放热管路用于与所述释能管路之间发生热交换；

[0008] 辅助储能单元，分别与所述释能管路、所述放热管路和所述电网连接。

[0009] 根据本发明的一个实施例，所述辅助储能单元为飞轮储能单元，所述飞轮储能单元包括相连的双向驱动电机和飞轮；所述释能管路上安装有低温泵，所述放热管路上安装
有放热工质泵，所述低温泵和所述放热工质泵分别连接于所述双向驱动电机或所述飞轮。

[0010] 根据本发明的一个实施例，所述飞轮设有第一输出轴和第二输出轴，所述第一输出轴通过第一液力耦合器与所述低温泵的驱动轴连接，所述第二输出轴通过第二液力耦合
器与所述放热工质泵的驱动轴连接。

[0011] 根据本发明的一个实施例，所述飞轮储能单元包括若干个飞轮以及若干个所述双向驱动电机，各个所述飞轮分别与各个所述双向驱动电机一一对应的连接。

[0012] 根据本发明的一个实施例，所述液态空气储能单元还包括压缩机组、冷却器、再热器和膨胀机组，所述压缩机组、所述冷却器的气体换热侧和所述液态空气储罐的输入端通
过所述储能管路依序连接，所述液态空气储罐的输出端、所述再热器的气体换热侧和所述
膨胀机组通过所述释能管路依序连接。

[0013] 根据本发明的一个实施例，所述液态空气储能单元还包括蓄冷器，所述蓄冷器设有第一换热侧和第二换热侧，所述蓄冷器的第一换热侧连接于所述冷却器的气体换热侧和
所述液态空气储罐的输入端之间的所述储能管路上，所述蓄冷器的第二换热侧连接于所述
液态空气储罐的输出端和所述再热器的气体换热侧之间的所述释能管路上。

[0014] 根据本发明的一个实施例，所述液态空气储能单元还包括降压装置，所述降压装置连接于所述蓄冷器的第一换热侧和所述液态空气储罐的输入端之间的所述储能管路上。

[0015] 根据本发明的一个实施例，所述液态空气储罐的输出端和所述蓄冷器的第二换热侧之间的所述释能管路上连接有所述低温泵。

[0016] 根据本发明的一个实施例，所述工质循环回路还包括常温储罐和高温储罐，所述常温储罐的输出端、所述冷却器的工质换热侧和所述高温储罐的输入端之间通过所述吸热
管路连接，所述高温储罐的输出端、所述再热器的工质换热侧和所述常温储罐的输入端之
间通过所述放热管路连接。

[0017] 根据本发明的一个实施例，所述工质循环回路还包括吸热工质泵，所述吸热工质泵连接于所述常温储罐的输出端和所述冷却器的工质换热侧之间的所述吸热管路上。

[0018] 根据本发明的一个实施例，所述放热工质泵连接于所述高温储罐的输出端和所述再热器的工质换热侧之间的所述放热管路上。

[0019] 根据本发明另一方面实施例的一种混合储能发电方法，由如上所述的混合储能发电系统执行；所述混合储能发电方法能执行储能状态、调峰状态、调频状态和应急状态；

[0020] 所述储能状态包括：

[0021] 液态空气储能单元的储能管路通过与工质循环回路的吸热管路之间进行热交换，以使空气转变为液态空气存储在液态空气储罐中；以及，驱动辅助储能单元进行储能；

[0022] 所述调峰状态包括：

[0023] 在驱动所述液态空气储能单元通过释能管路向电网输电以前，预先驱动辅助储能单元向电网释能并输电；

[0024] 所述调频状态包括：

[0025] 所述电网在输电过程中出现频率波动时，利用所述辅助储能单元向所述电网释能并输电；

[0026] 所述应急状态包括：

[0027] 利用所述辅助储能单元驱动液态空气自液态空气储罐的输出端流入释能管路中，并利用所述辅助储能单元驱动换热介质在放热管路内流动；以及，驱动所述释能管路内的
液态空气与所述放热管路内的换热介质之间进行热交换，以使流经所述释能管路内的液态
空气升温后能够做功发电。

[0028] 本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

[0029] 本发明实施例的一种混合储能发电系统，包括液态空气储能单元和辅助储能单元。液态空气储能单元包括液态空气储罐和工质循环回路，液态空气储罐的输入端连接储
能管路，液态空气储罐的输出端用于通过释能管路向电网输电；工质循环回路包括相连的
吸热管路和放热管路，吸热管路用于与储能管路之间发生热交换，放热管路用于与释能管
路之间发生热交换。辅助储能单元分别与释能管路、放热管路和电网连接。一方面，该混合
储能发电系统能够利用液态空气储能单元执行储能阶段和释能阶段：在储能阶段利用工质
循环回路的吸热管路内的换热介质与储能管路内的空气进行热交换，从而使空气降温并转
化为液态空气并存储于液态空气储罐中，实现储能；在释能阶段利用工质循环回路的放热
管路内的换热介质与释能管路内的液态空气进行热交换，以使液态空气升温并转化为空气
做功用于发电，实现释能发电。另一方面，利用液态空气储能单元与辅助储能单元的混合作
用，以满足电网的多种响应需求，例如快速启动、调峰、调频以及黑启动。

[0030] 在执行储能状态中，利用液态空气储能单元执行储能阶段，并同步驱动辅助储能单元进行储能，从而实现整个系统的同步储能，进而提高系统整体储能量和储能效率。

[0031] 在执行调峰状态中，预先利用辅助储能单元向电网释能并输电，然后再利用液态空气储能单元执行释能阶段，相当于利用辅助储能单元的快速释能响应的特性，填补液态
空气储能单元响应速度不足而在启动初期产生的空白时间段，满足电网输电的快速启动的
响应需求，从而使得本系统能够对电网实现灵活高效的调峰填谷。

[0032] 在执行调频状态中，若电网在输电过程中出现频率波动，则利用辅助储能单元向电网释能并输电，以利用辅助储能单元对电网的频率波动进行快速调节，使电网输出更平
稳，提高对电网调频的响应速度，并具有更稳定的电网调频效果。

[0033] 在执行应急状态中，利用辅助储能单元驱动液态空气储能单元执行释能阶段，从而提高液态空气储能单元的响应速度，加快向电网释能的速度，减少电网由于故障引起的
断电空白期长度，确保电网的平稳运行。

[0034] 进一步的，该混合储能发电系统中，辅助储能单元可以通过机械能与电能的转换，从而参与到电网响应的过程中；并且，可以直接通过机械能对液态空气储能单元进行机械
传动，以驱动液态空气储能单元在应急状态中执行释能阶段，加快应急状态下液态空气储
能单元的响应速度，避免能量转换过程中的能量损耗，并大大减少时间损耗，以达到提高对
电网响应速度的效果。

[0035] 本发明实施例提供的一种混合储能发电方法，由如上述的混合储能发电系统执行。混合储能发电方法能执行储能状态、调峰状态、调频状态和应急状态。其中，储能状态包
括：液态空气储能单元的储能管路通过与工质循环回路的吸热管路之间进行热交换，以使
空气转变为液态空气存储在液态空气储罐中；以及，驱动辅助储能单元进行储能；调峰状态
包括：在驱动液态空气储能单元通过释能管路向电网输电以前，预先驱动辅助储能单元向
电网释能并输电；调频状态包括：电网在输电过程中出现频率波动时，利用辅助储能单元向
电网释能并输电；应急状态包括：利用辅助储能单元驱动液态空气自液态空气储罐的输出
端流入释能管路中，并利用辅助储能单元驱动换热介质在放热管路内流动；以及，驱动释能
管路内的液态空气与放热管路内的换热介质之间进行热交换，以使流经释能管路内的液态
空气升温后能够做功发电。由于该混合储能发电方法由上述的混合储能发电系统执行，使
得该混合储能发电方法具有上述混合储能发电系统的全部优点，在此不再赘述。

[0036] 本发明的附加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，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0037] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图获得其他的附图。

[0038] 图1是本发明实施例混合储能发电系统的结构示意图。

[0039] 附图标记：

[0040] 1：飞轮储能单元；101：双向驱动电机；102：飞轮；110：第一液力耦合器；120：第二液力耦合器；2：压缩机组；3：冷却器；4：常温储罐；5：吸热工质泵；6：高温储罐；7：蓄冷装置；
8：降压装置；9：液态空气储罐；10：低温泵；11：放热工质泵；12：再热器； 13：膨胀机组；M：电
动机；G：发电机。

具体实施方式

[0041] 下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

[0042] 如图1所示，本发明实施例提供了一种混合储能发电系统，并基于该混合储能发电系统进一步提供了一种混合储能发电方法。

[0043] 本发明实施例所述的混合储能发电系统包括液态空气储能单元和辅助储能单元。液态空气储能单元利用液态空气进行大规模长时储能技术，可实现在用电低谷时段进行储
能，在用电高峰时段完成释能。然而，独立的液态空气储能电站循环效率偏低，初始投资较
大，在峰谷电价差不明显地区效益不高。基于该问题，本发明实施例所述的混合储能发电系
统中，利用液态空气储能单元与辅助储能单元耦合实现混合连接。一方面，利用液态空气储
能单元执行储能阶段和释能阶段；另一方面，利用液态空气储能单元与辅助储能单元的混
合作用，以满足电网的多种响应需求，例如快速启动、调峰、调频以及黑启动。

[0044] 具体的，液态空气储能单元包括液态空气储罐9和工质循环回路。液态空气储罐9的输入端连接储能管路，液态空气储罐9的输出端用于通过释能管路向电网输电。工质循环
回路包括相连的吸热管路和放热管路，吸热管路用于与储能管路之间发生热交换，放热管
路用于与释能管路之间发生热交换。辅助储能单元分别与释能管路、放热管路和电网连接。

[0045] 一方面，该混合储能发电系统能够利用液态空气储能单元执行储能阶段和释能阶段，具体为：在储能阶段利用工质循环回路的吸热管路内的换热介质与储能管路内的空气
进行热交换，从而使空气降温并转化为液态空气并存储于液态空气储罐9中，实现储能；在
释能阶段利用工质循环回路的放热管路内的换热介质与释能管路内的液态空气进行热交
换，以使液态空气升温并转化为空气做功用于发电，实现释能发电。

[0046] 另一方面，该混合储能发电系统能利用液态空气储能单元与辅助储能单元的混合作用，以满足电网的多种响应需求，例如快速启动、调峰、调频以及黑启动。具体为：

[0047] 在该混合储能发电系统执行储能状态中，利用液态空气储能单元执行储能阶段，并同步驱动辅助储能单元进行储能，从而实现整个系统的同步储能，进而提高系统整体储
能量和储能效率。可理解的是，根据电网的用电时段的不同，混合储能发电系统可分为用能
峰段和用能谷段，优选在电网处于用能谷段进行上述储能。

[0048] 在该混合储能发电系统执行调峰状态中，预先利用辅助储能单元向电网释能并输电，然后再利用液态空气储能单元执行释能阶段。相当于利用辅助储能单元的快速释能响
应的特性，填补液态空气储能单元响应速度不足而在启动初期产生的空白时间段，满足电
网输电的快速启动的响应需求，从而使得该混合储能发电系统能够对电网实现灵活高效的
调峰填谷。

[0049] 在该混合储能发电系统执行调频状态中，若电网在输电过程中出现频率波动，则利用辅助储能单元向电网释能并输电，以利用辅助储能单元对电网的频率波动进行快速调
节，使电网输出更平稳，提高对电网调频的响应速度，并具有更稳定的电网调频效果。

[0050] 在该混合储能发电系统执行应急状态中，利用辅助储能单元驱动液态空气储能单元执行释能阶段，从而提高液态空气储能单元的响应速度，加快向电网释能的速度，减少电
网由于故障引起的断电空白期长度，确保电网的平稳运行。

[0051] 在一个实施例中，辅助储能单元为飞轮储能单元1。如图1所示，飞轮储能单元1包括相连的双向驱动电机101和飞轮102。在液态空气储能单元的释能管路上安装有低温泵
10，并在工质循环回路的放热管路上安装有放热工质泵11，低温泵10和放热工质泵11分别
连接于双向驱动电机101或飞轮102。

[0052] 在储能状态下，飞轮储能单元1为物理储能，外界电能驱动双向驱动电机101运行，双向驱动电机101带动飞轮102加速旋转，直至飞轮102达到设定的某一转速，在飞轮102加
速旋转的过程中，飞轮102 以动能的形式把能量储存起来，完成电能到机械动能转换的储
存能量过程，能量储存在高速旋转的飞轮102中。

[0053] 在调峰状态、调频状态和应急状态下，飞轮储能单元1均处于释能过程中。将低温泵10和放热工质泵11分别连接于双向驱动电机101，可以使释能过程中的飞轮102通过机械
能转化为双向驱动电机101中的电能，并且通过双向驱动电机101向电网输出电能，而高效
快速的参与到对电网的调峰和调频的响应中；并且，在应急状态下，双向驱动电机101能利
用电能控制低温泵10和放热工质泵11运行，从而高效快速的参与到应急状态下对电网黑启
动的响应中。

[0054] 在上述各状态中，也可以将低温泵10和放热工质泵11分别连接于飞轮102，从而在应急状态下，直接通过机械传动实现对液态空气储能单元启动运行的直连驱动作用，以驱
动液态空气储能单元在应急状态中执行释能阶段，加快应急状态下液态空气储能单元的响
应速度，避免能量转换过程中的能量损耗，并大大减少时间损耗，以达到提高对电网响应速
度的效果。

[0055] 可理解的，释能管路上安装的低温泵10用于将液态空气自液态空气储罐9中泵入释能管路内。放热管路上安装有的放热工质泵11能够驱动换热介质在放热管路内流动。

[0056] 优选的，飞轮102设有第一输出轴和第二输出轴。双向驱动电机 101与飞轮102的驱动轴连接，从而利用电能驱动飞轮102旋转。飞轮102的驱动轴分别连接第一输出轴和第
二输出轴。其中，第一输出轴通过第一液力耦合器110与低温泵10的驱动轴连接，第二输出
轴通过第二液力耦合器120与放热工质泵11的驱动轴连接。第一液力耦合器 110和第二液
力耦合器120分别能够在连通状态和断开状态之间切换。

[0057] 在电网的用能峰段中，根据电网所处的各个状态，液态空气储能单元和辅助储能单元分别实现不同工作过程。其中，液态空气储能单元的工作状态见下述内容，在此不再赘
述；辅助储能单元的工作状态根据该混合储能发电系统所处的状态不同，而实现不同的工
作过程。具体为：

[0058] 在混合储能发电系统处于储能状态下，利用低谷电或可再生能源通过双向驱动电机101驱动轴驱动飞轮102转动，并且将第一液力耦合器110和第二液力耦合器120断开，从
而利用电能转化为机械能实现飞轮储能，并且保证飞轮102的旋转不会对液态空气储能单
元的工作造成干扰。具体的，在电网的用能谷段中，辅助储能单元实现储能过程。具体以飞
轮储能单元1为例，受低谷电或可再生能源发电驱动，飞轮储能单元1的双向驱动电机101带
动飞轮102加速旋转，直至飞轮102 的转速稳定于约为30000r/min至50000r/min的转速范
围内，电能转化为机械能储存在高速旋转的飞轮102中。

[0059] 在混合储能发电系统处于调峰状态和调频状态下，辅助储能单元执行的释能过程为：将第一液力耦合器110和第二液力耦合器120均置为断开状态，以使飞轮102通过反向驱
动双向驱动电机101运行，以将转动的飞轮102中存储的机械能通过双向驱动电机101转化
为电能并输出至电网中。

[0060] 在混合储能发电系统处于应急状态下，辅助储能单元执行的释能过程为：将第一液力耦合器110和第二液力耦合器120均置为连通状态，从而利用第一输出轴和第二输出轴
直接将飞轮102存储的机械能传动到低温泵10和放热工质泵11中，实现机械直连传动，以提
高系统的快速响应效率。

[0061] 可理解的，根据机械传动需要，在飞轮102的第一输出轴与低温泵10的驱动轴、以及在飞轮102的第二输出轴与放热工质泵11的驱动轴之间还连接有减速器和/或齿轮箱，具
体传动结构在此不再赘述。

[0062] 可理解的，也可以在应急状态下利用双向驱动电机101直接将飞轮中的机械能转化为电能，从而通过双向驱动电机101驱动低温泵10 和放热工质泵11运行。具体的，旋转的
飞轮102带动双向驱动电机101 运转，完成机械能到电能转化的释能过程。在释能过程中，
双向驱动电机101作发电机用。

[0063] 优选的，飞轮储能单元1包括若干个飞轮102，以及若干个双向驱动电机101，各个飞轮102分别与各个双向驱动电机101一一对应的连接。一方面，采用若干个飞轮102相连以
组成飞轮组，从而增大释能阶段自辅助储能单元供给液态空气储能单元的启动能量，确保
系统的快速启动的响应速度更高、能量更充分。另一方面，利用若干个双向驱动电机101分
别单独控制每个飞轮102，实现双向驱动电机101与飞轮102之间的一一对应控制，从而可以
根据能量传动需要，而控制飞轮组中一部分飞轮102驱动低温泵10运行，一部分飞轮102驱
动放热工质泵11运行，其余飞轮102用于向电网释能输电，以灵活调节不同状态下辅助储能
单元的能量输出比例，进一步提高混合储能发电系统的释能效率，起到节能高效的作用。

[0064] 在一个实施例中，液态空气储能单元还包括压缩机组2、冷却器3、再热器12和膨胀机组13。压缩机组2、冷却器3的气体换热侧和液态空气储罐9的输入端通过储能管路依序连
接，液态空气储罐9的输出端、再热器12的气体换热侧和膨胀机组13通过释能管路依序连
接。液态空气储能单元还包括蓄冷器7，蓄冷器7设有第一换热侧和第二换热侧，蓄冷器7的
第一换热侧连接于冷却器3的气体换热侧和液态空气储罐9 的输入端之间的储能管路上，
蓄冷器7的第二换热侧连接于液态空气储罐9的输出端和再热器12的气体换热侧之间的释
能管路上。液态空气储能单元还包括降压装置8，降压装置8连接于蓄冷器7的第一换热侧和
液态空气储罐9的输入端之间的储能管路上。并且，液态空气储罐9的输出端和蓄冷器7的第
二换热侧之间的释能管路上连接有低温泵10。

[0065] 进一步的，工质循环回路还包括常温储罐4和高温储罐6，常温储罐4的输出端、冷却器3的工质换热侧和高温储罐6的输入端之间通过吸热管路连接，高温储罐6的输出端、再
热器12的工质换热侧和常温储罐4的输入端之间通过放热管路连接。工质循环回路还包括
吸热工质泵5，吸热工质泵5连接于常温储罐4的输出端和冷却器3的工质换热侧之间的吸热
管路上。工质循环回路还包括放热工质泵11，放热工质泵11连接于高温储罐6的输出端和再
热器12的工质换热侧之间的放热管路上；放热工质泵11与辅助储能单元连接。

[0066] 在用能谷段中，混合储能发电系统处于储能阶段，液态空气储能单元的储能管路上的各部件开始工作，并且辅助储能单元运行储能过程。辅助储能单元的储能过程如上所
述，在此不再赘述。在液态空气储能单元中，受低谷电或可再生能源发电驱动的压缩机组2
将常温常压的空气压缩至高温高压，产生的压缩热在冷却器3中由换热介质获得，而工质循
环回路内的吸热管路内流经的换热介质是由常温储罐4 经吸热工质泵5加压流入冷却器3
的工质换热侧中来参与换热，换热介质获得热量，温度上升，存储于高温储罐6中。而储能管
路内的高温高压的空气在冷却器3中降温至常温，并进入蓄冷装置7中获得冷量，进而变为
高压低温空气，然后流经降压装置8转变为常压液态空气，存储于液态空气储罐9中。

[0067] 可理解的，压缩机组2连接有电动机M。膨胀机组13连接有发电机G。

[0068] 可理解的，上述的常温常压的空气状态约为1atm，温度为20℃至 30℃。压缩机组2优选均为由多级压缩机相串联或并联的连接结构组成。同理，膨胀机组13优选均为由多级
膨胀机相串联或并联的连接结构组成。降压装置8可为节流阀或液体膨胀机。蓄冷装置7可
为一级或多级蓄冷器相连。蓄冷装置7内采用的蓄冷介质可选用液相、固相和相变材料中的
至少一种。工质循环回路内流经的换热介质可以为导热油或加压水。

[0069] 可理解的，上述的过剩的压缩热还可以用于生产生活热水，再热器12的热源还可以采用太阳能光热、工业余热和地热能等。

[0070] 本发明实施例的一种混合储能发电方法，由上述的混合储能发电系统执行。该混合储能发电方法能执行储能状态、调峰状态、调频状态和应急状态。

[0071] 储能状态包括：液态空气储能单元的储能管路通过与工质循环回路的吸热管路之间进行热交换，以使空气转变为液态空气存储在液态空气储罐9中；以及，驱动辅助储能单
元进行储能。具体过程见上述实施例内容，在此不再赘述。

[0072] 调峰状态包括：在驱动液态空气储能单元通过释能管路向电网输电以前，预先驱动辅助储能单元向电网释能并输电。具体过程见上述实施例内容，在此不再赘述。

[0073] 调频状态包括：电网在输电过程中出现频率波动时，利用辅助储能单元向电网释能并输电。可理解的是，在该调频状态下，液态空气储能单元不工作，而是利用辅助储能单
元通过对电网的快速响应释能，从而实现对电网输电进行调频工作。具体过程见上述实施
例内容，在此不再赘述。

[0074] 应急状态包括：利用辅助储能单元驱动液态空气自液态空气储罐 9的输出端流入释能管路中，并利用辅助储能单元驱动换热介质在放热管路内流动；以及，驱动释能管路内
的液态空气与放热管路内的换热介质之间进行热交换，以使流经释能管路内的液态空气升
温后能够做功发电。具体过程见上述实施例内容，在此不再赘述。

[0075] 可见，该混合储能发电方法由上述的混合储能发电系统执行，使得该混合储能发电方法具有上述混合储能发电系统的全部优点，在此不再赘述。

[0076] 在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，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实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而
不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0077] 在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。对于本领
域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

[0078] 在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第
一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或
仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”
可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特
征。

[0079] 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
点包含于本发明实施例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
表述不必须针对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
以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领
域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征
进行结合和组合。

[0080] 以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、
修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要
求范围中。