一种压缩空气储能系统及方法

技术领域

本发明涉及储能技术领域，尤其是涉及一种压缩空气储能系统及方法。

背景技术

储能尤其是电能的存储对能源结构优化和电网运行调节具有重大意义。压缩空气储能系统是一种新型蓄能蓄电技术。1978年，德国建成世界第一座示范性压缩空气蓄能电站，紧跟其后的是美国、日本和以色列。压缩空气储能发电系统的工作原理与抽水蓄能相类似，当电力系统的用电处于低谷时，系统储能，利用系统中的富余电量，压缩机驱动空气压缩机以压缩空气，把能量以压缩空气的形式储存在储气装置中；当电力系统用电负荷达到高峰发电量不足时，系统释能，储气装置将储气空间内的压缩空气释放出来，在透平膨胀机中膨胀做功并带动发电机发电；根据上述原理，压缩空气储能系统能够完成电能—空气势能—电能的转化。

压缩空气储能储气装置一般为有限容积的封闭式刚性压力容器，因而在放气过程中，随着高压空气的排出，储气装置内的空气量减少、空气压力降低。对于空气膨胀机而言，为保证出力稳定，入口的空气流量、温度和压力也应保持稳定，相应的，就要求储气装置的排气流量和压力稳定。为保证空气膨胀机的进气稳定，一般采用在储气装置出口设置节流降压设备的方式，以损失一部分压力势能的代价将储气装置排气节流至稳定压力向外输出；但是，当储气装置压力下降至节流稳压设备设定的出口压力时，储气装置就不能再继续向外输出压缩空气，不得不停止对外供气，剩余低压气体则残留在供气装置内而不能利用，导致储气利用率低下。因此，常规压缩空气储能系统面临着节流损失和储气利用率低下的问题。

发明内容

本发明提供一种压缩空气储能系统及方法，能解决压缩空气储能系统中存在的膨胀机进气压力不稳定和节流损失的问题。

一种压缩空气储能系统，包括气腔和充放气管口，所述气腔内设置有能上下活动的活塞，活塞把气腔分隔出上部的低压腔与下部的高压腔，所述低压腔设置有能接通外界的低压连通口，所述活塞上设置有能接通低压腔与高压腔的高压连通口，所述充放气管口接通在所述高压腔的底部，充放气管口分别对外连接有用于充气的冷却压缩装置以及用于放气的加热膨胀装置。

根据本发明提供的一种压缩空气储能系统，所述冷却压缩装置包括接通于所述充放气管口的空气压缩管路以及空气压缩单元和空气冷却单元，所述空气压缩管路接通所述空气压缩单元与空气冷却单元的高温侧，进入到所述空气压缩管路的外界空气经过所述空气压缩单元的压缩以及经过所述空气冷却单元的降温处理后再进入到所述充放气管口。

根据本发明提供的一种压缩空气储能系统，所述加热膨胀装置包括接通于所述充放气管口的空气膨胀管路以及空气膨胀单元和空气加热单元，所述空气膨胀管路接通所述空气膨胀单元与空气加热单元的低温侧，从所述高压腔进入到空气膨胀管路的高压空气经过所述空气加热单元的加热以及经过所述空气膨胀单元的膨胀处理后再向外输出。

根据本发明提供的一种压缩空气储能系统，还包括蓄冷器和蓄热器，所述蓄冷器与蓄热器之间连接有蓄热管路，所述蓄热管路连接所述空气冷却单元的低温侧，所述蓄冷器与蓄热器之间还连接有回热管路，所述回热管路连接所述空气加热单元的高温侧。

根据本发明提供的一种压缩空气储能系统，

低温蓄热介质从所述蓄冷器输出，并通过蓄热管路流经所述空气冷却单元的低温侧进行热交换升温后成为高温蓄热介质，且通过蓄热管路回流至所述蓄热器；

高温蓄热介质从所述蓄热器输出，并通过回热管路流经所述空气加热单元的高温侧进行热交换降温后成为低温蓄热介质，且通过回热管路回流至所述蓄冷器。

根据本发明提供的一种压缩空气储能系统，所述蓄冷器的低温蓄热介质输出口设置有低温泵，所述蓄热器的高温蓄热介质输出口设置有高温泵。

根据本发明提供的一种压缩空气储能系统，所述空气冷却单元包括一级冷却器和二级冷却器，所述空气压缩单元包括一级压缩机和二级压缩机，所述充放气管口依次串接所述二级冷却器、二级压缩机、一级冷却器、一级压缩机；所述蓄热管路的数量为两条，两条蓄热管路并联连接后分别串接所述一级冷却器和二级冷却器的低温侧；

低温蓄热介质通过两条并联的蓄热管路分别流经所述一级冷却器和二级冷却器的低温侧进行热交换升温、成为高温蓄热介质，并分别回流至所述蓄热器。

根据本发明提供的一种压缩空气储能系统，

所述空气加热单元包括一级加热器和二级加热器，所述空气膨胀单元包括一级膨胀机和二级膨胀机，所述充放气管口依次串接所述一级加热器、一级膨胀机、二级加热器、二级膨胀机；所述回热管路的数量为两条，两条回热管路并联连接后分别串接所述一级加热器和二级加热器的高温侧；

高温蓄热介质通过两条并联的回热管路分别流经所述一级加热器和二级加热器的高温侧进行热交换降温、成为低温蓄热介质，并分别回流至所述蓄冷器。

同时，本发明还公开一种压缩空气储能方法，其包括上述的一种压缩空气储能系统，在充气、放气前或完成充气、放气之后，所述冷却压缩装置、加热膨胀装置、充放气管口、低压连通口、高压连通口、空气压缩管路、空气膨胀管路、蓄热管路以及回热管路默认处于关闭状态；

需要充气时：

S1，打开所述高压连通口，让所述低压腔接通高压腔；

S2，通过外部驱动机构控制所述活塞上升至气腔的顶部位置，并采用制动机构控制所述活塞静止；

S3，关闭所述高压连通口，并打开所述充放气管口和空气压缩管路，启动所述一级压缩机、二级压缩机，外界空气从所述空气压缩管路进入至所述高压腔的过程中后持续被一级压缩机和二级压缩机压缩，以使高压腔的气压持续上升；

S4，在进行步骤S3的同时，打开所述蓄热管路和启动低温泵，驱动蓄冷器内的低温蓄热介质在蓄热管路内流动，驱动低温蓄热介质分别流经所述一级冷却器和二级冷却器的低温侧与空气压缩管路内的空气进行热交换后成为高温蓄热介质，并回流至所述蓄热器；

S5；充气完毕，关闭所述冷却压缩装置、充放气管口、高压连通口、空气压缩管路、蓄热管路以及低温泵，并释放制动机构，让所述活塞在高压腔的高气压支撑下保持自由悬空，为放气做准备；

需要放气时：

S1，打开所述低压连通口，让所述低压腔连通外界气压；

S2；打开充放气管口和空气膨胀管路，启动所述一级膨胀机、二级膨胀机，高压腔内的高压空气进入空气膨胀管路并且被一级膨胀机和二级膨胀机作膨胀处理后再对外输出；

S3，在进行步骤S2的同时，打开所述回热管路和启动高温泵，驱动蓄热器内的高温蓄热介质在回热管路内流动，驱动高温蓄热介质分别流经所述一级膨胀机和二级膨胀机的高温侧与空气膨胀管路内的空气进行热交换后成为低温蓄热介质，并回流至所述蓄冷器；

S4；放气过程中，所述高压腔内的气压持续下降，以使活塞由于自重而逐渐下移，当活塞下移至高压腔的底部时，结束放气，关闭所述冷却压缩装置、加热膨胀装置、充放气管口、低压连通口、空气膨胀管路、回热管路以及高温泵。

另外，本发明再公开一种压缩空气储能方法，其包括上述的一种压缩空气储能系统，包括权利要求～所述的一种压缩空气储能系统，在充气、放气前或完成充气、放气之后，所述冷却压缩装置、加热膨胀装置、充放气管口、低压连通口、高压连通口、空气压缩管路、空气膨胀管路、蓄热管路以及回热管路默认处于关闭状态；

需要充气时：

S1，打开所述低压连通口、充放气管口和空气压缩管路；

S2，启动所述一级压缩机、二级压缩机，外界空气从所述空气压缩管路进入至所述高压腔的过程中后持续被一级压缩机和二级压缩机压缩，以使高压腔的气压持续上升并推动所述活塞上移；

S3，在进行步骤S2的同时，打开所述蓄热管路和启动低温泵，驱动蓄冷器内的低温蓄热介质在蓄热管路内流动，驱动低温蓄热介质分别流经所述一级冷却器和二级冷却器的低温侧与空气压缩管路内的空气进行热交换后成为高温蓄热介质，并回流至所述蓄热器；

S4；充气完毕，关闭所述冷却压缩装置、充放气管口、低压连通口、空气压缩管路、蓄热管路以及低温泵，让所述活塞在高压腔的高气压支撑下保持自由悬空，为放气做准备；

需要放气时：

S1，打开所述低压连通口，让所述低压腔连通外界气压；

S2；打开充放气管口和空气膨胀管路，启动所述一级膨胀机、二级膨胀机，高压腔内的高压空气进入空气膨胀管路并且被一级膨胀机和二级膨胀机作膨胀处理后再对外输出；

S3，在进行步骤S2的同时，打开所述回热管路和启动高温泵，驱动蓄热器内的高温蓄热介质在回热管路内流动，驱动高温蓄热介质分别流经所述一级膨胀机和二级膨胀机的高温侧与空气膨胀管路内的空气进行热交换后成为低温蓄热介质，并回流至所述蓄冷器；

S4；放气过程中，所述高压腔内的气压持续下降，以使活塞由于自重而逐渐下移，当活塞下移至高压腔的底部时，结束放气，关闭所述冷却压缩装置、加热膨胀装置、充放气管口、低压连通口、空气膨胀管路、回热管路以及高温泵。

本发明提供的一种压缩空气储能系统结合本发明提供的一种压缩空气储能方法，当需要充气时，外界的空气经过冷却压缩装置的压缩和冷却后，呈低温高压的状态通过充放气管口进入并储存在高压腔内，并且在需要充气前，通过预先打开高压连通口，让低压腔接通高压腔，让低压腔与高压腔连通，以使活塞所受高压腔和低压腔的合力为零，外部驱动装置仅需克服活塞的重力即可将活塞提升至气腔的最高位置，此过程中的机械损失显著小于空气压缩过程中的能量损失；同时，将活塞升至气腔的最高位置后再向高压腔内充气，空气压缩系统不需要克服活塞的重力即可向高压腔充气，充气过程开始时高压腔内压力远低于额定储气压力活塞产生的压力，因此空气压缩系统背压在充气过程中是由低压升至额定储气压力，而非时刻以额定储气压力作为背压工作，以使空气压缩机组整体耗功较小。

当需要放气时，来自高压腔且从充放气管口输出的高压空气经过加热膨胀装置的加热和膨胀处理后再对外输出，并且在需要放气前，预先通过打开低压连通口使低压腔与外部环境连通，让低压腔的内压力恒等于环境压力，此时高压腔内受到的压力恒等于上方活塞的重力与外部环境气压力之和，从而在放气过程中，通过充放气管口接通于高压腔的空气膨胀机所受到的压力也恒等于活塞的重力与外部环境气压力之和，因此可保障空气膨胀机进气压力的稳定，实现了高压腔的稳定排气；同时由于实现了高压腔在放气过程中放气压力的稳定，因而放气系统中不需要额外设置节流装置，且在高压腔持续放气的过程中，活塞可以利用自身的重力在高压腔内自动下降至底部的最低位置，以使高压腔内空气几乎可全部排出，系统不存在节流损失和储气利用率低下的问题。

因此本发明一种压缩空气储能系统及方法能解决压缩空气储能系统中存在的膨胀机进气压力不稳定和节流损失的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。

图1是本发明的整体结构示意图。

附图标记：

1气腔，2充放气管口，3活塞，4低压腔，5高压腔，6低压连通口，7高压连通口，8空气压缩管路，9空气膨胀管路，10蓄冷器，11蓄热器，12低温泵，13高温泵，14一级冷却器，15二级冷却器，16一级压缩机，17二级压缩机，18一级加热器，19二级加热器，20一级膨胀机，21二级膨胀机，100蓄热管路，101回热管路。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

下面结合图1描述本发明的一种压缩空气储能系统，一种压缩空气储能系统，包括气腔1和充放气管口2，气腔1内配合安装有能上下活动的活塞3，活塞3与气腔1内壁之间密封并且润滑良好，可自由上下移动，活塞3把气腔1分隔出上部的低压腔4与下部的高压腔5，当活塞3上下移动时，高压腔5和低压腔4的容积将相应的扩大或被减小，低压腔4设有能接通外界的低压连通口6，当低压连通口6打开时，低压腔4和外部环境连通且压力平衡，活塞3上设有能接通低压腔4与高压腔5的高压连通口7，当高压连通口7打开时，高压腔5和低压腔4连通且压力平衡，充放气管口2接通在高压腔5的底部，当充放气管口2打开时，高压空气可进入或排出高压腔5，关闭高压连通口7，高压腔5与低压腔4的气压差产生的合力作用在活塞3上，若该合力小于活塞3的重力，则活塞3会由于自重而向下移动并压缩高压腔5的容积，直到高压腔5与低压腔4的气压差产生的合力与活塞3的重力相等后，活塞3受力平衡、静止悬空；反之，若高压腔5与低压腔4的气压差产生的合力大于活塞3重力，则活塞3向上移动并压缩低压腔4容积，直到高压腔5与低压腔4的气压差产生的合力与活塞3的重力相等后，活塞3受力平衡、静止悬空；活塞3也可在外部驱动机构的作用下强制上下移动，或在制动机构的作用下强制静止。另外，充放气管口2分别对外连接有用于充气的冷却压缩装置以及用于放气的加热膨胀装置。

当需要充气时，外界的空气经过冷却压缩装置的压缩和冷却后，呈低温高压的状态通过充放气管口2进入并储存在高压腔5内，并且在需要充气前，通过预先打开高压连通口7，让低压腔4接通高压腔5，让低压腔4与高压腔5连通，以使活塞3所受高压腔5和低压腔4的合力为零，外部驱动装置仅需克服活塞3的重力即可将活塞3提升至气腔1的最高位置，此过程中的机械损失显著小于空气压缩过程中的能量损失；同时，将活塞3升至气腔1的最高位置后再向高压腔5内充气，空气压缩系统不需要克服活塞3的重力即可向高压腔5充气，充气过程开始时高压腔5内压力远低于额定储气压力活塞3产生的压力，因此空气压缩系统背压在充气过程中是由低压升至额定储气压力，而非时刻以额定储气压力作为背压工作，以使空气压缩机组整体耗功较小。

当需要放气时，来自高压腔5且从充放气管口2输出的高压空气经过加热膨胀装置的加热和膨胀处理后再对外输出，并且在需要放气前，预先通过打开低压连通口6使低压腔4与外部环境连通，让低压腔4的内压力恒等于环境压力，此时高压腔5内受到的压力恒等于上方活塞3的重力与外部环境气压力之和，从而在放气过程中，通过充放气管口2接通于高压腔5的空气膨胀机所受到的压力也恒等于活塞3的重力与外部环境气压力之和，因此可保障空气膨胀机进气压力的稳定，实现了高压腔5的稳定排气；同时由于实现了高压腔5在放气过程中放气压力的稳定，因而放气系统中不需要额外设置节流装置，且在高压腔5持续放气的过程中，活塞3可以利用自身的重力在高压腔5内自动下降至底部的最低位置，以使高压腔5内空气几乎可全部排出，系统不存在节流损失和储气利用率低下的问题。因此本发明能解决压缩空气储能系统中存在的膨胀机进气压力不稳定和节流损失的问题。

具体地，冷却压缩装置包括接通于充放气管口2的空气压缩管路8以及空气压缩单元和空气冷却单元，空气压缩管路8接通空气压缩单元与空气冷却单元的高温侧，进入到空气压缩管路8的外界空气经过空气压缩单元的压缩以及经过空气冷却单元的降温处理后再进入到充放气管口2。充气时，外界空气在空气压缩管路8中被空气压缩单元持续加压，加压过程中所产生的高温热量能被空气冷却单元降温，避免温度过高，使得空气可以在高压腔5内呈高压低温的状态保存，实现良好的保存效果。

加热膨胀装置包括接通于充放气管口2的空气膨胀管路9以及空气膨胀单元和空气加热单元，空气膨胀管路9接通空气膨胀单元与空气加热单元的低温侧，从高压腔5进入到空气膨胀管路9的高压空气经过空气加热单元的加热以及经过空气膨胀单元的膨胀处理后再向外输出。放气时，高压腔5内的高压空气从充放气管口2进入到空气膨胀管路9，然后受到空气加热单元的加热以及空气膨胀单元的膨胀处理后，高压空气逐渐膨胀释放，能更稳定地向外排放输出。

作为对本实施例的进一步补充和完善，还包括蓄冷器10和蓄热器11，蓄冷器10与蓄热器11之间连接有蓄热管路100，蓄热管路100连接空气冷却单元的低温侧，蓄冷器10与蓄热器11之间还连接有回热管路101，回热管路101连接空气加热单元的高温侧。低温蓄热介质从蓄冷器10输出，并通过蓄热管路100流经空气冷却单元的低温侧进行热交换升温后成为高温蓄热介质，且通过蓄热管路100回流至蓄热器11，把温度较高的高温蓄热介质回收到蓄热器11内，实现了热量的回收，待后续放气时再重新利用；当需要放气时，储存在蓄热器11内的高温蓄热介质从蓄热器11输出，并通过回热管路101流经空气加热单元的高温侧进行热交换降温后再次成为低温蓄热介质，且通过回热管路101回流至所述蓄冷器10，把温度较低的低温蓄热介质回收到蓄冷器10内，实现了余冷的回收，待后续充气时再重新利用。从而实现了热量的循环利用。

作为对本实施例的进一步补充和完善，蓄冷器10的低温蓄热介质输出口安装有低温泵12，通过低温泵12能驱动低温蓄热介质从蓄冷器10内输出，并且在蓄热管路100内流动；同样地，蓄热器11的高温蓄热介质输出口安装有高温泵13，通过高温泵13能驱动高温蓄热介质从蓄热器11内输出，并且在回热管路101内流动。

具体地，空气冷却单元包括一级冷却器14和二级冷却器15，空气压缩单元包括一级压缩机16和二级压缩机17，充放气管口2依次串接二级冷却器15、二级压缩机17、一级冷却器14、一级压缩机16；蓄热管路100的数量为两条，两条蓄热管路并联连接后分别串接一级冷却器14和二级冷却器15的低温侧；

低温蓄热介质通过两条并联的蓄热管路100分别流经一级冷却器14和二级冷却器15的低温侧进行热交换升温、成为高温蓄热介质，并分别回流至蓄热器11。

空气加热单元包括一级加热器18和二级加热器19，空气膨胀单元包括一级膨胀机20和二级膨胀机21，充放气管口2依次串接一级加热器18、一级膨胀机20、二级加热器19、二级膨胀机21；回热管路101的数量为两条，两条回热管路并联连接后分别串接所述一级加热器18和二级加热器19的高温侧；

高温蓄热介质通过两条并联的回热管路101分别流经一级加热器18和二级加热器19的高温侧进行热交换降温、成为低温蓄热介质，并分别回流至蓄冷器10。

上述本实施例一种压缩空气储能系统的操作方法如下：

如图1所示，在充气、放气前或完成充气、放气之后，冷却压缩装置、加热膨胀装置、充放气管口2、低压连通口6、高压连通口7、空气压缩管路8、空气膨胀管路9、蓄热管路100以及回热管路101默认处于关闭状态，低压连通口6打开时，高压腔5使活塞3自由静止悬空所需的压力为P1；

需要充气时，包括如下步骤：

S1，打开高压连通口7，让所述低压腔4接通高压腔5，使高压腔5和低压腔4内压力平衡，平衡压力P2＜P1；

S2，通过外部驱动机构控制所述活塞3上升至气腔1的顶部位置，并采用制动机构控制所述活塞3静止；

S3，关闭高压连通口7，并打开所述充放气管口2和空气压缩管路8，启动所述一级压缩机16、二级压缩机17，忽略沿程阻力损失时，二级压缩机17的初始背压为P2，此时空气压缩机组功耗为W2；

外界空气从所述空气压缩管路8进入至高压腔5的过程中后持续被一级压缩机16和二级压缩机17压缩，以使高压腔5的气压持续上升，随着充气过程的进行，高压腔5内气量逐渐增加、压力逐渐上升，二级压缩机17的背压逐渐上升、功耗逐渐增大；

S4，在进行步骤S3的同时，打开蓄热管路100和启动低温泵12，驱动蓄冷器10内的低温蓄热介质在蓄热管路100内流动，驱动低温蓄热介质分别流经一级冷却器14和二级冷却器15的低温侧与空气压缩管路8内的空气进行热交换后成为高温蓄热介质，并回流至蓄热器11；

S5；当二级压缩机17的背压升至P1后，空气压缩机组功耗升至最大W1，充气完毕，关闭冷却压缩装置、充放气管口2、高压连通口7、空气压缩管路8、蓄热管路100以及低温泵12，并释放制动机构，让活塞3在高压腔5的高气压支撑下保持自由悬空，为放气做准备；

需要放气时，包括如下步骤：

S1，打开低压连通口6，让低压腔4连通外界气压，此时活塞3受力平衡，高压腔5内压力为P1；

S2；打开充放气管口2和空气膨胀管路9，启动一级膨胀机20、二级膨胀机21，高压腔5内的高压空气进入空气膨胀管路9并且被一级膨胀机20和二级膨胀机21作膨胀处理后再对外输出；

充放气管口2开始向外排气的瞬间，高压腔5内气量减少、压力呈下降，趋势活塞3的受力平衡被打破后向下移动以使高压腔5的压力维持为P1，由于充放气管口2至二级膨胀机21出口的管路阻力特性固定不变，整个放气过程中活塞3不断匀速下移、高压腔5内压力稳定在P1，因而充放气管口2的排气压力稳定为P1，以使一级膨胀机20和二级膨胀机21均工作在稳定的压力工况下，保证输出压力稳定；

S3，在进行步骤S2的同时，打开回热管路101和启动高温泵13，驱动蓄热器11内的高温蓄热介质在回热管路101内流动，驱动高温蓄热介质分别流经所述一级膨胀机20和二级膨胀机21的高温侧与空气膨胀管路9内的空气进行热交换后成为低温蓄热介质，并回流至所述蓄冷器10；

S4；放气过程中，所述高压腔5内的气压持续下降，以使活塞3由于自重而逐渐下移，当活塞3下移至高压腔5的底部不能继续下移时，高压腔5内的空气完全排出，结束放气，关闭冷却压缩装置、加热膨胀装置、充放气管口2、低压连通口6、空气膨胀管路9、回热管路101以及高温泵13，为下一个充气过程做准备。

在本实施例的充气过程中，活塞3未移动至低压腔4容积最小状态或在放气过程在活塞3未移动至高压腔5容积最小状态时，若压缩空气储能系统出现故障或收到外部停止运行指令，充气过程或放气过程结束。

实施例二

本实施例与实施例一相似，其不同之处在于操作方法中的充气方法不同，具体如下：

S1，采用制动机构控制所述活塞3静止；

S2，打开高压连通口7，让所述低压腔4接通高压腔5，使高压腔5和低压腔4内压力平衡，平衡压力P2＜P1；

S3，打开充放气管口2和空气压缩管路8，启动所述一级压缩机16、二级压缩机17，忽略沿程阻力损失时，二级压缩机17的初始背压为P2，此时空气压缩机组功耗为W2；

外界空气从所述空气压缩管路8进入至高压腔5的过程中后持续被一级压缩机16和二级压缩机17压缩，以使高压腔5的气压持续上升，随着充气过程的进行，高压腔5内气量逐渐增加、压力逐渐上升，二级压缩机17的背压逐渐上升、功耗逐渐增大；

S4，在进行步骤S3的同时，打开蓄热管路100和启动低温泵12，驱动蓄冷器10内的低温蓄热介质在蓄热管路100内流动，驱动低温蓄热介质分别流经一级冷却器14和二级冷却器15的低温侧与空气压缩管路8内的空气进行热交换后成为高温蓄热介质，并回流至蓄热器11；

S5，当二级压缩机17的背压升至P1后，空气压缩机组功耗升至最大W1，充气完毕，关闭冷却压缩装置、充放气管口2、高压连通口7、空气压缩管路8、蓄热管路100以及低温泵12；

S6，让制动机构释放活塞3并且同时采用外部驱动机构把活塞3提升至气腔1的最高位置，再通过制动机构使活塞3停止，最后关闭高压连通口7使活塞3在高压腔5的高气压支撑下保持自由悬空，为放气做准备。

放气过程与实施例一相同。

实施例三

本实施例与实施例一相似，其不同之处在于操作方法中的充气方法不同，具体如下：

需要充气时，包括如下步骤：

S1，打开低压连通口6、充放气管口2和空气压缩管路8，使高压腔5和低压腔4内压力平衡，平衡压力P2＜P1；

S2，启动一级压缩机16、二级压缩机17，外界空气从所述空气压缩管路8进入至高压腔5的过程中后持续被一级压缩机16和二级压缩机17压缩，以使高压腔5的气压持续上升并推动所述活塞3上移，二级压缩机17的初始背压为P2；

S3，在进行步骤S2的同时，打开蓄热管路100和启动低温泵12，驱动蓄冷器10内的低温蓄热介质在蓄热管路100内流动，驱动低温蓄热介质分别流经一级冷却器14和二级冷却器15的低温侧与空气压缩管路8内的空气进行热交换后成为高温蓄热介质，并回流至蓄热器11；

S5；当二级压缩机17的背压升至P1后，充气完毕，关闭冷却压缩装置、充放气管口2、低压连通口6、空气压缩管路8、蓄热管路100以及低温泵12，让活塞3在高压腔5的高气压支撑下保持自由悬空，为放气做准备。

放气过程与实施例一相同。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。