CN105114138B - 一种低温储能发电***及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温储能发电***及其运行方法，涉及能量存储技术。储能时，它通过电动机消耗电能驱动带级间冷却的压缩机组Ⅰ和膨胀机组Ⅰ，产生低温冷能并通过换热器存储在冷能存储器内的低温储冷介质内；释能时，释冷发电循环中的工作流体通过另一换热器吸收冷能存储器内的低温冷能后液化，经泵提升压力后经过蒸发器气化，进而通过膨胀机组Ⅱ驱动发电机发电。本发明的利用低温储能发电***具有大型化成本低、效率高、不产生温室气体和可回收中低温(热值)废热等优点，尤其适合于大规模、长时间的电能储存中使用。

Description

一种低温储能发电***及其运行方法

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，基于低温冷能存储、储热和动力循环的有机整合，有效实现电能、热能和冷能的低成本、高效存储与利用的新型储能***及其发电方法。

背景技术

随着风能、太阳能等可再生能源的日益普及,以及电网调峰和区域供能和提高电网可靠性的迫切需求,电力储能***的重要性日益凸显。大规模电力储能技术可以有效解决电力生产与使用中峰谷差的矛盾；可以解决风能、太阳能等间歇式可再生能源发电不稳定性；当区域能源***遇到了局部的线路故障时，电力储能***可以提供不间断的电源供应。

目前已有电力储能技术包括抽水储能、压缩空气储能、热泵储能、蓄电池储能、超导磁能、飞轮储能和超级电容等。

抽水储能***在用电低谷通过水泵将水从低位水库送到高位水库，从而将电能转化为水的势能存储起来；在用电高峰，水从高位水库排放至低位水库驱动水轮机发电。抽水储能具有技术成熟、效率高、容量大、储能周期不受限制等优点，是目前广泛使用的电力储能***。但是需要优越的地理条件建造水库和水坝，建设周期较长、初期投资巨大、而且会带来生态问题。

压缩空气储能在用电低谷，将空气压缩(4-8Mpa)并存于储气室中，将电能转化为空气的压力能存储起来；在用电高峰，高压空气从储气室释放，经回热器预热后，进入燃气轮机燃烧室燃烧，然后驱动透平发电。压缩空气储能***具有储能容量较大、储能周期长、效率高和投资相对较小等优点。但是，压缩空气储能***也需要特殊的地理条件建造大型储气室，如岩石洞穴、盐洞、废弃矿井等，限制了压缩空气储能***的应用范围。并且需要依赖燃烧化石燃料提供热源，燃烧产生氮化物、硫化物和二氧化碳等污染物，不符合绿色(零排放)、可再生的能源发展要求。

蓄电池储能将电能转换为电池的化学能存储起来，具有对负荷反应快、容易同多种电站组合及能够增加电力***的稳定性等优点，适合作为电力***储能设备。但是，目前的蓄电池技术仍存在价格昂贵、使用寿命短、能量密度低和废弃物化学污染难于消除等缺点。虽然蓄电池在短时间和小容量备用电源中得到应用，但仍无法满足大型电力储能***的要求。

超导储能技术将电流导入环形电感线圈，由于该环形电感线圈由超导材料制成，因此电流在线圈内可以无损失地不断循环，直到导出为止。超导磁能储能***具有极高的充放电效率和快速反应时间，但价格非常昂贵，约为其他类型储能***数十至数百倍，不适于大规模大型电力储能***中的大规模应用。

飞轮储能是将电能转换为飞轮的机械能进行存储，但是存在能量密度低和轴承损失等问题。目前飞轮和电容储能***存在造价高、储能容量小、自耗散严重等问题，不能满足电力储能***的要求。

热泵储能技术是近年来新兴的储能技术，该技术利用一组高效可逆的热机将电能同时转化为热能和冷能并存储于两个绝热容器中。由于热泵储能技术需要同时存储高温热能和低温冷能，尤其高温热能存储的所需压力的条件较高，需要大体积的高压容器，因此该技术的造价较高。

储热技术是解决热供需双方在时间和空间上矛盾的关键技术，已经大规模应用于在太阳能热利用和工业余热利用中。储热技术一般可分为显热储热、潜热储热和化学储热三类。

显热储热通过蓄热材料温度吸/释热的变化而储存热能，是原理最简单、技术最成熟的一类蓄能技术，具有成本低、效率高等优点。显热储热进一步可分为填充床固体储热技术、混凝土储热和双罐式液体(水、导热油、和熔融盐)储热等储热技术，已经在工业领域和太阳能热发电领域得到了广泛应用。

潜热储热主要是利用储热材料发生相变时吸收或放出的相变潜热来实现能量的储存，具有储热密度较高、温度波动范围小、结构紧凑等优点。化学储热主要是通过化学反应的反应热来进行储热，具有储能密度高、可长期储存优点，但是技术复杂、尚不成熟。目前潜热储热尚处于商用示范阶段、化学储热技术处于实验室研究阶段，在大规模应用前需要解决许多问题。

冰蓄冷技术是目前主要的大规模商用化储冷技术，对于深冷超低温区储冷技术的研究很少。目前的储热技术虽然具有成本低的优点，但是储电***效率受到储热/电转换效率的限制。例如现有技术中存在这样的一种利用高温热能存储电能的***，其包括储热回路和放热回路，两个回路中均利用压缩机和膨胀机的组合进行热能的存储或释放，储热阶段将压缩热存储到蓄热介质中，释热阶段将蓄热介质中的存储热释放出来对工作流体加热，继而推动膨胀机对外做功，该***虽然一定程度上实现了电力的存储和释放，但其也存在显著的缺点和不足，突出地表现在：(1)工作介质的热能是在高压下完成存储的，而高压蓄热设备需要厚壁的压力容器并且体积庞大，制造成本很高；(2)在储能阶段，高压空气的热量被蓄热介质吸收后温度大幅下降，而后中温高压空气经压比与压缩过程相同的膨胀机后压力降至常压，在此膨胀过程中的高压空气可用能损失较大，输出功较少，因而储能过程的***效率较低。(3)释热阶段利用封闭的压缩-膨胀循环回路，基本无法使储存的热能和其它辅助热能(例如太阳热、工业废热等)同时加以利用，并且以室温作为热力循环的低温热源温度，导致***的冷热端温差较小，受到卡诺循环效率的限制，***对外输出机械能或电能的能力和效率大大降低。

可见，当前已有的电力储能***均存在不同的缺点，迫切需要一种单位储能投资小、效率高、寿命长的新型储能***，而且这种储能***必须不受地理条件的限制、适用于各种类型电站和对环境友好。

发明内容

本发明公开了一种利用低温储能发电***及其运行方法，此储能发电***具有效率高、成本低、使用寿命长和不受地理条件的限制等特点，以解决电力生产与使用中峰谷差的问题，并解决风能、太阳能等可再生能源的间歇性、不稳定性等因素导致其发电对电网的不良影响。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种低温储能发电***，可将电能转化为低温冷能存储，并在需要时利用低温冷能发电，包括充能回路、释能回路和储冷介质回路；

充能回路包括电动机、膨胀机组Ⅰ、换热器Ⅰ、压缩机组Ⅰ(以三级为例，包括第一级压缩机、第二级压缩机、第三级压缩机)、级间换热器(以三级为例，包括第一级压缩机换热器、第二级压缩机换热器、第三级压缩机换热器)；

释能回路包括发电机、膨胀机组Ⅱ、换热器Ⅱ、泵和蒸发器；

储冷介质回路包括常温存储器、低温存储器、换热器Ⅰ和换热器Ⅱ，所述冷能存储与释放回路中的换热器Ⅰ、换热器Ⅱ分别与充能回路中的换热器Ⅰ、释能回路中的换热器Ⅱ为同一部件；

其中，充能回路中的电动机、压缩机组Ⅰ和膨胀机组Ⅰ布置在共同的轴上或者通过变速箱连接，且其中膨胀机组Ⅰ的出口管路接入换热器Ⅰ的低温侧管路，换热器Ⅰ的高温侧管路顺序经过第一级压缩机、第一级压缩机换热器的工作气体管路、第二级压缩机、第二级压缩机换热器的工作气体管路、第三级压缩机和第三级压缩机换热器的工作气体管路，第三级压缩机换热器的工作气体管路输出端与膨胀机组Ⅰ的入口管路相通连，形成相对于环境封闭的工作气体回路。

充能回路中压缩机组Ⅰ排出的工作气体在级间换热器内通过来自冷却流体所冷却，所述冷却流体的材料为水、空气、油、醇类水溶液的一种或至少2种的组合。

其中，释能回路中所述泵的出口管路与蒸发器入口端工作流体侧进口管路相连接，蒸发器工作流体侧出口管路与膨胀机组Ⅱ入口管路相连接，膨胀机组Ⅱ出口管路接入换热器Ⅱ的低温侧管路，换热器Ⅱ的高温侧管路与泵入口管路相连接，形成相对于环境封闭的工作气体回路。

冷能存储与释放回路中，换热器Ⅰ输出端顺序经低温存储器、换热器Ⅱ和常温存储器构成冷能存储与释放回路。所述换热器Ⅰ、Ⅱ为板式、板翅式、壳管式、螺旋板式、套管式换热器的一种或至少2种的组合。所述传蓄热流体的材料为醇、烯、离子流体等有机或无机工质的一种或至少2种的组合。

所述的低温储能发电***，可采用同时连接在充能回路和释能循环的蓄冷器替代冷能存储与释放回路，用于存储充能循环的低温冷能、并在释能循环释放出来。所述蓄冷器的冷能存储材料是显热蓄冷或固液相变蓄冷中的一种或2种以上的组合，显热蓄冷介质包括多孔材料、岩石、砖、沙、陶瓷球、金属颗粒，固液相变蓄冷介质包括固液相变温度在低温区的氨及其水溶液、盐类水溶液、烷烃类、烯烃类物质及其化合物，醇类及其水溶液中的一种或几种；其换热形式是工作流体在蓄冷器中与蓄冷介质直接接触换热或非直接接触换热；所述蓄冷器的外部绝热材料是玻璃纤维、聚氨酯泡沫、珠光砂、或夹层壁面内抽真空的一种或几种。

所述的低温储能发电***，所述的压缩机组Ⅰ，由1级或至少2级串联而成，是活塞式、轴流式、离心式、螺杆式或混合式；所述的膨胀机组Ⅰ、Ⅱ，由1级或至少2级串联而成，是活塞式、轴流式、向心式、螺杆式或混合式。

所述的低温储能发电***，使用在可再生能源发电厂中，存储间歇性不稳定的能源并稳定输出；所述储能***使用在电网***的发电厂或用户中，在用电低谷存储并在用电高峰输出电能。

所述的低温储能发电***，所述蒸发器工作时所需热能可来自于钢铁、热电等工业余热、废热或太阳能热。

优选地，所述释能回路上还耦合有高温传蓄热流体回路，所述高温传蓄热流体回路包括依次连接的换热器Ⅲ、低温存储器Ⅱ、集热器和高温存储器，高温存储器中的高温储热介质流经换热器Ⅲ后释放高温热能，排出的传蓄热介质存储在低温存储器中，所述换热器Ⅲ的工作流体侧串联在所述蒸发器的出口管路上，使得由蒸发器流出的工作流体在流经所述换热器Ⅲ的工作流体侧时可进一步吸收高温传蓄热流体回路中的热量。进一步地，所述集热器中的热量可来自于钢铁、热电等工业余热、废热或太阳能热。

根据本发明的另一方面，还提供了一种上述低温储能发电***的运行方法，具体如下：

充能时，

a)电能通过电动机组转变为机械能驱动膨胀机组Ⅰ和压缩机组组Ⅰ运转，常温高压的工作气体经过膨胀机组Ⅰ膨胀后转变为低压低温的工作气体，气体膨胀过程所作的轴功驱动压缩机组Ⅰ运转。

b)膨胀机组Ⅰ排出的低压低温的工作气体，流经换热器Ⅰ时与储冷介质回路发生换热，低温介质存储在冷存储器中，低压常温的工作气体自换热器Ⅰ中排出进入压缩机组Ⅰ中。

c)自换热器Ⅰ中排出的低压常温的工作气体依次进入第一级压缩机、第一级压缩机换热器、第二级压缩机、第二级压缩机换热器、第三级压缩机和第三级压缩机换热器转变为常温高压的工作气体进入膨胀机组Ⅰ中，形成闭合回路。

释能时，

d)自蒸发器Ⅱ排出的常温高压工作气体进入膨胀机组Ⅱ中膨胀，同时经过轴驱动发电机发电，膨胀机组Ⅱ中排出低压的工作气体。

e)自膨胀机组Ⅱ中排出低压的工作气体，流经换热器Ⅱ时与冷存储器中的低温传蓄热介质发生换热并液化至液态，冷存储器中的低温冷能释放出来，换热器Ⅰ排出的低压低温的工作液体进入泵后，排出低温高压的工作液体。

f)泵排出的低温高压的液态工作流体经过蒸发器，吸收外界环境的热量后，液态工作流体转变为常温高压的工作气体进入膨胀机组Ⅱ，形成闭合回路。

g)储冷流体经过换热器Ⅱ温度升高后存储在常温存储器中，完成一次释冷循环。

所述低温储能发电***，其以充能回路和释能回路的工作气体为动力循环工质，在储能过程中将电能转化为低温冷能并存储起来；在释能过程中，冷能输出将工作流体液化，经过泵后压力升高，工作流体在蒸发器中被加热气化后进入膨胀机膨胀做功。

同现有技术相比，本发明的优点在于:

本发明将电能转化为常压下低温冷能存储，低温冷能存储装置结构简单、储冷材料便宜易得、储冷容器成本低、储冷装置使用寿命长，消除了已有电力储能***存在的储能设备成本高、储能周期短、寿命短和环境污染等缺点，非常适合于长时间大容量的电力存储。

本发明的低温冷能存储电能的***具有电能-冷能转化效率高，具有储能***整体高的优点。并且低温冷能存储装置的冷能耗散率很低，可以实现长时间高效的电力存储。

本发明的低温冷能存储电能的***具有适用于电力***削峰填谷和可再生能源***、不产生温室气体、可回收中低温(热值)废热等优点。

附图说明

图1为本发明的低温存储电能的***实施例1结构示意图；

图2为本发明的低温存储电能的***实施例2结构示意图；

图3为本发明的低温存储电能的***实施例3结构示意图；

图4为本发明的实施例3中所采用蓄冷器的基本结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

实施例1：

如图1所示，为本发明的低温储能及发电***的实施例1，包括充能回路102、释能回路103和传蓄热流体回路22。

图1所示的充能回路包括：膨胀机1、换热器2、第一级压缩机3、第一级压缩机换热器4、第二级压缩机5、第二级压缩机换热器6、第三级压缩机7和第三级压缩机换热器8。工作气体如图1中带箭头的实线所示通过这些组件进行循环。电动机9的转轴与膨胀机1和压缩机3、5、7的转轴相连接。此外，冷却液体18、19、20分别连接在换热器4、6、8中。

充能回路的运行流程为：首先，电能通过电动机9转变为机械能驱动膨胀机1和压缩机组101运转，换热器2排出的常温低压的工作气体，依次进入第一级压缩机3、第一级压缩机换热器4、第二级压缩机5、第二级压缩机换热器6、第三级压缩机7和第三级压缩机换热器8转变为常温高压的工作气体进入膨胀机1中，高压的工作气体经过膨胀机1膨胀后转变为低压低温的工作气体，膨胀机1排出的低压低温的工作气体，流经换热器2时与传蓄热流体回路22中的传蓄热流体发生换热，传蓄热流体将冷能存储在冷能存储器10中，常温低压的工作气体自换热器2排出进入压缩机3，形成闭合回路。气体膨胀过程所做功输出至轴上，电动机9、膨胀机1所做的功共同驱动压缩机组101运转，消耗的电能为压缩机耗功与膨胀机出功的差值，存储下来的为冷存储器10中的冷能。

图1所述的释能回路103包括发电机14、膨胀机13、换热器12、泵16和蒸发器15。工作流体如图1中带箭头的实线所示通过这些组件进行循环。发电机14的转轴与膨胀机13的转轴相连接。此外，冷能存储与释放***通过换热器12与工作流体换热。

释能回路的运行流程为：首先，自膨胀机13中排出低压的工作气体，流经换热器12时与冷能存储器10中的低温蓄冷介质发生换热并液化至液态，冷能存储器10中的低温冷能释放出来，换热器2排出的低压低温的工作液体进入泵16后，排出高压的工作液体。泵16排出的低温高压的液态工作流体经过蒸发器15，吸收外界环境的热量后，液态工作流体转变为常温高压的工作气体进入膨胀机13，形成闭合回路。蒸发器15工作时所需热能可来自于钢铁、热电等工业余热、废热或太阳能热。释能回路中的耗能部件为泵16，做功部件为膨胀机13，产生的电能为膨胀机出功与泵耗功的差值，释能过程中消耗的冷存储器10中的冷能，产生的是电能。

在充能循环过程中，存储器11中的液态传蓄热流体流经换热器2中，吸收并存储低温冷能，存储在冷能存储器10中。在释能循环过程中，冷能存储器10中的低温传蓄热流体流经换热器12中，释放低温冷能，排出的传蓄热流体存储在存储器11中，形成一次循环。

实施例2：

如图2所示，为本发明的低温冷能存储电能与太阳能耦合的***实施例2，包括充能回路102、释能回路103和太阳能储热子***。

图2所示的充能回路包括：膨胀机1、换热器2、第一级压缩机3、第一级压缩机换热器4、第二级压缩机5、第二级压缩机换热器6、第三级压缩机7和第三级压缩机换热器8。工作气体如图1中带箭头的实线所示通过这些组件进行循环。电动机9的转轴与膨胀机1和压缩机3、5、7的转轴相连接。此外，冷却液体18、19、20分别连接在换热器4、6、8中。实施例2的充能循环时的气体循环与实施例1的充能循环相同，此处不再赘述。充能循环中，消耗的电能为压缩机耗功与膨胀机输出功的差值，存储下来的为冷存储器10中的冷能。

图2所述的释能回路103包括发电机14、膨胀机13、换热器12、泵16、蒸发器15和换热器25。工作流体如图2中带箭头的实线所示通过这些组件进行循环。发电机14的转轴与膨胀机13的转轴相连接。此外，冷能存储与释放***通过换热器12与工作流体换热，太阳能储热集热储热***通过换热器25与工作流体换热。

释能回路的运行流程为：首先，自膨胀机13中排出低压的工作气体，流经换热器12时与冷存储器10中的低温介质发生换热并液化至液态，冷存储器2中的低温冷能释放出来，换热器2排出的低压低温的工作液体进入泵16后，排出高压的工作液体。泵16排出的低温高压的液态工作流体经过蒸发器15，吸收外界环境的热量后，进一步经过换热器25后吸收高温太阳热能，液态工作流体转变为高温高压的工作气体进入膨胀机13，形成闭合回路。释能回路中的耗能部件为泵16，做功部件为膨胀机13，产生的电能为膨胀机出功与泵耗功的差值，释能过程中消耗的冷存储器10中的冷能和高温存储器26中的热能，产生的是电能。

在充能循环过程中，存储器11中的液态蓄冷介质流经换热器2中，吸收并存储低温冷能，存储在低温存储器10中。在释能循环过程中，存储器10中的低温蓄冷介质流经换热器12中，释放低温冷能，排出的蓄冷介质存储在存储器11中，形成一次循环。

在释能循环过程中，高温存储器26中的高温储热介质流经换热器25中，释放高温热能，排出的蓄热介质存储在存储器28中；在释能循环过程之外的时段，存储器28中的储热介质流经太阳能集热器27中，吸收高温太阳热能，并存储在高温存储器26中，形成一次循环。

实施例3：

如图3所示，为本发明的低温冷能存储电能的***采用蓄冷器2的实施例3，包括充能回路102和释能回路103。

实施例3的充能循环时的气体循环与实施例1的充能循环相同。充能循环中，电动机9、膨胀机1所做的功共同驱动压缩机组101运转，消耗的电能为压缩机耗功与膨胀机输出功的差值，存储下来的为蓄冷器2中的冷能。

图3所述的释能回路103包括发电机13、膨胀机12、蓄冷器2、泵10和蒸发器11。工作气体如图3中带箭头的实线所示通过这些组件进行循环。发电机13的转轴与膨胀机12的转轴相连接。实施例3的释能循环时的气体循环与实施例1的释能循环相同。释能回路中的耗电部件为泵10，做功部件为膨胀机12，产生的电能为膨胀机输出功与泵耗电的差值，释能过程中消耗的主要能量是低温能，产生的是电能。

图4为本发明的实施例3中所采用蓄冷器2的基本结构，包括保温层19，工作流体管道21，23和蓄冷介质22。在充能循环时，充能工作流体通过工作流体管道21进入蓄冷器2，所携带的低温冷能通过管道壁面处传递给蓄冷介质22。在释能循环时，释能工作流体通过工作流体管道23进入蓄冷器2，通过管道壁面处传热将蓄冷介质22储存的低温冷能带走并释放做功发电。

本发明的低温储能发电***，能实现将间歇的、不稳定的风能和太阳能转变为高品质的电能，提供给电网；而且该***采用成本低廉的储冷技术，大大降低了***投资成本。

本发明的低温储能发电***，通过气体循环获得高品位的低温冷能存储起来，同时实现了太阳热能和工业余热的高效利用。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种低温储能发电***，可将电能转化为低温冷能存储，并在需要时利用低温冷能发电，包括充能回路(102)、释能回路(103)和传蓄热流体回路(22)，其特征在于，

--所述充能回路(102)包括带级间冷却的压缩机组Ⅰ(101)、膨胀机组Ⅰ(1)和换热器Ⅰ(2)，且其中：所述压缩机组Ⅰ(101)和膨胀机组Ⅰ(1)同轴布置、或者通过变速箱连接，所述压缩机组Ⅰ(101)的出口侧工作气体管路接入膨胀机组Ⅰ(1)的进口管路，膨胀机组Ⅰ(1)的出口管路接入换热器Ⅰ(2)的工作气体侧进口管路，换热器Ⅰ(2)的工作气体侧出口管路与压缩机组Ⅰ(101)的入口侧工作气体管路相连接，形成相对于环境封闭的工作气体回路；

--所述释能回路(103)包括泵(16)、膨胀机组Ⅱ(13)、蒸发器(15)和换热器Ⅱ(12)，且其中所述泵(16)的出口管路与蒸发器(15)的进口管路相连接，蒸发器(15)的出口管路与膨胀机组Ⅱ(13)的入口管路相连接，膨胀机组Ⅱ(13)的出口管路接入换热器Ⅱ(12)的工作气体侧进口管路，换热器Ⅱ(12)的工作气体侧出口管路与泵(16)的入口管路相连接，形成相对于环境封闭的工作气体回路；

--所述传蓄热流体回路(22)包括存储器(11)、冷能存储器(10)、换热器Ⅰ(2)和换热器Ⅱ(12)，所述传蓄热流体回路中的换热器Ⅰ、换热器Ⅱ分别与充能回路中的换热器Ⅰ、释能回路中的换热器Ⅱ为同一部件，其中换热器Ⅰ(2)的传蓄热流体侧出口管路顺序经冷能存储器(10)、换热器Ⅱ(12)的传蓄热流体侧和存储器(11)构成传蓄热流体回路；

在充能回路(102)中产生的低温冷能通过换热器Ⅰ(2)存储在所述传蓄热流体回路(22)中的冷能存储器(10)，并且存储在所述冷能存储器(10)中的低温冷能在释能回路(103)中通过换热器Ⅱ(12)被消耗、用于产生电能。

2.根据权利要求1所述的储能发电***，其特征在于，冷能存储器(10)和存储器(11)内部分别存储低温传蓄热流体和常温传蓄热流体；在充能回路(102)运行时，存储器(11)内的常温传蓄热流体吸收换热器Ⅰ(2)内的低温冷能后，存储在冷能存储器(10)中；在释能回路(103)运行时，冷能存储器(10)内的常温传蓄热流体经过换热器Ⅱ(12)释放低温冷能后，常温传蓄热流体存储在存储器(11)中。

3.根据权利要求1所述的储能发电***，其特征在于，采用同时连接在充能回路(102)和释能回路(103)的冷能存储器(10)，用于存储充能回路(102)的低温冷能、并在释能回路(103)释放出来。

4.根据权利要求1所述的储能发电***，其特征在于，所述冷能存储器(10)的冷能存储材料是显热蓄冷或固液相变蓄冷中的一种或2种以上的组合，显热蓄冷介质包括多孔材料、岩石、砖、沙砾、沙、陶瓷球、金属颗粒，固液相变蓄冷介质包括固液相变温度在低温区的氨及其水溶液、盐类水溶液、烷烃类、烯烃类物质及其化合物，醇类及其水溶液中的一种或几种；其换热形式是工作流体在蓄冷器中与蓄冷介质直接接触换热或非直接接触换热；所述冷能存储器(10)的外部绝热材料是玻璃纤维、聚氨酯泡沫、珠光砂、或夹层壁面内抽真空。

5.根据权利要求1所述的储能发电***，其特征在于，所述的带级间冷却的压缩机组Ⅰ(101)由不少于2级压缩机组成，所述工作气体在经过每级压缩机(3，5，7)压缩之后，进入级间换热器(4，6，8)换热，热量被冷却流体(18，19，20)带走，然后进入压缩机的下一级或者膨胀机组Ⅰ(1)。

6.根据权利要求1所述的储能发电***，其特征在于，所述充能回路(102)中的工作气体为不含水的空气、氮气、氧气、氦气、氩气中的一种或至少2种混合物。

7.根据权利要求1所述的储能发电***，其特征在于，所述释能回路(103)中的工作流体为二氧化碳或有机工质，由烷烃、烯烃中的一种或至少两种混合物，所述释能回路(103)中的工作流体在吸收低温冷能后为液态，在常温及高温下为气态或超临界态。

8.根据权利要求1所述的储能发电***，其特征在于，所述换热器Ⅰ、Ⅱ(2、12)为板式、板翅式、壳管式、螺旋板式、套管式换热器的一种或至少2种的组合。

9.根据权利要求1所述的储能发电***，其特征在于：所述的压缩机组Ⅰ、Ⅱ由1级或至少2级串联而成，是活塞式、轴流式、离心式、螺杆式或混合式；所述的膨胀机组Ⅰ、Ⅱ(1，13)，由1级或至少2级串联而成，是活塞式、轴流式、向心式、螺杆式或混合式。

10.根据前述权利要求5所述的储能发电***，其特征在于，所述冷却流体(18，19，20)的材料为水、空气、油、醇类水溶液的一种或至少2种的组合。

11.根据权利要求1所述的储能发电***，其特征在于，所述蒸发器(15)工作时所需热能来自于钢铁、热电的工业废热或太阳能热。

12.根据权利要求1所述的储能发电***，其特征在于，所述释能回路(103)上还耦合有高温传蓄热流体回路(29)，所述高温传蓄热流体回路(29)包括依次连接的换热器Ⅲ(25)、低温存储器(28)、集热器(27)和高温存储器(26)，高温存储器(26)中的高温储热介质流经换热器Ⅲ(25)后释放高温热能，排出的蓄热介质存储在低温存储器(28)中，所述换热器Ⅲ(25)的工作流体侧串联在所述蒸发器(15)的出口管路上，使得由蒸发器(15)流出的工作流体在流经所述换热器Ⅲ(25)的工作流体侧时可进一步吸收高温传蓄热流体回路中的热量。

13.根据权利要求12所述的储能发电***，其特征在于，所述集热器(27)中的热量来自于钢铁、热电的工业废热或太阳能热。

14.一种上述任一项权利要求所述的低温储能发电***的运行方法，包括充能步骤和释能步骤，其特征在于：

充能时，

a)电能通过电动机转变为机械能驱动膨胀机组Ⅰ和压缩机组Ⅰ运转，常温高压的工作气体经过膨胀机组Ⅰ膨胀后转变为低压低温的工作气体，气体膨胀过程所作的轴功驱动压缩机组Ⅰ运转；

b)膨胀机组Ⅰ排出的低压低温的工作气体，流经换热器Ⅰ时与传蓄热流体回路发生换热，低温冷能存储在冷能存储器中，低压常温的工作气体自换热器Ⅰ中排出进入压缩机组Ⅰ中；

c)自换热器Ⅰ中排出的低压常温的工作气体依次进入压缩机组Ⅰ及各级间换热器后转变为常温高压的工作气体进入膨胀机组Ⅰ中，形成闭合回路；

释能时，

d)自蒸发器排出的常温高压工作气体进入膨胀机组Ⅱ中膨胀，同时经过轴驱动发电机发电，膨胀机组Ⅱ中排出低压的工作气体；

e)自膨胀机组Ⅱ中排出低压的工作气体，流经换热器Ⅱ时与冷能存储器中的低温传蓄热介质发生换热并液化至液态，冷能存储器中的低温冷能释放出来，换热器Ⅱ排出的低压低温的工作液体进入泵后，排出低温高压的工作液体；

f)泵排出的低温高压的液态工作流体经过蒸发器，吸收外界环境的热量后，液态工作流体转变为常温高压的工作气体进入膨胀机组Ⅱ，形成闭合回路；

g)传蓄热流体经过换热器Ⅱ温度升高后存储在存储器中，完成一次释冷循环。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述低温储能发电***，其以充能回路和释能回路的工作气体为动力循环工质，在储能过程中将电能转化为低温冷能并存储起来；在释能过程中，冷能输出将工作流体液化，经过泵后压力升高，工作流体在蒸发器中被加热气化后进入膨胀机膨胀做功。