CN116906144A - 一种基于水电的综合能源系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于水电的综合能源系统，包括水力发电系统、空气压缩支路、第一换热支路、换热循环，水力发电系统包括水轮机以及与其相连接的第一发电机，空气压缩支路由空气压缩机、储气设备依次串联构成，第一换热支路由第一发电机和/或空气压缩机、第一换热器高温侧流道依次串联构成；换热循环由第一换热器低温侧流道、第一压缩机、第二换热器高温侧流道、第一膨胀机首尾串联构成；外界第一导热介质源通过第二换热器低温侧流道与用热端连接；水轮机的出液口分别与第一发电机和空气压缩机连通。将空气压缩机以及第一发电机产生的热能用于给用热端供热，避免该部分热能散失到外界环境中，从而提升了高位水流的势能利用率。

Description

一种基于水电的综合能源系统

技术领域

本发明涉及综合能源的技术领域，具体涉及一种基于水电的综合能源系统。

背景技术

水力发电是运用水的势能转换为电能的发电方式，其原理是利用高处且有位势能的水流至低处，将其所含位势能转变为水轮机动能，再以水轮机为动力推动发电机产生电能。

现有一种水力压缩空气储能系统，包括依次连接的水轮机组、变速器、水轮发电机或空气压缩机组、储气库、空气透平机组和空气发电机，水轮机组在无发电指令时驱动变速器，进而驱动空气压缩机组制取高压空气并存储于储气库中，需要发电时，水轮机组与变速器分离，水轮机组带动水轮发电机进行水力发电，同时储气库释放所储高压空气进入空气透平机组中膨胀做功，进而带动发电机进行空气膨胀发电。

但是，上述的水力压缩空气储能系统，空气压缩机组在工作过程中会产生大量的热能，而该热能会快速散失到外界环境中，从而导致高位水流的势能利用率较低。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的空气压缩机组在工作过程中会产生大量的热能，而该热能会快速散失到外界环境中，从而导致高位水流的势能利用率较低。

为此，本发明提供一种基于水电的综合能源系统，包括：

水力发电系统，其包括水轮机以及与其相连接的第一发电机；

空气压缩支路，其由空气压缩机、储气设备依次串联构成；

第一换热支路，其由所述第一发电机和/或所述空气压缩机、第一换热器高温侧流道依次串联构成；

换热循环，其由所述第一换热器低温侧流道、第一压缩机、第二换热器高温侧流道、第一膨胀机首尾串联构成；

外界第一导热介质源通过所述第二换热器低温侧流道与用热端连接；

所述水轮机的出液口分别与所述第一发电机和所述空气压缩机连通。

可选地，上述的基于水电的综合能源系统，所述水轮机通过第一传动轴与所述第一发电机固定连接，所述空气压缩机共用所述第一传动轴。

可选地，上述的基于水电的综合能源系统，所述第一导热介质源、第一流量调节装置、所述第二换热器低温侧流道、第二流量调节装置、所述用热端依次串联。

可选地，上述的基于水电的综合能源系统，所述换热循环内流通的工质为制冷剂。

可选地，上述的基于水电的综合能源系统，还包括：

空气膨胀支路，其由所述储气设备、空气透平依次串联构成；

所述空气透平通过第二传动轴与第二发电机连接。

可选地，上述的基于水电的综合能源系统，所述空气压缩支路包括相互串联的两个或多个由所述空气压缩机和储气件形成的组合，所述空气膨胀支路包括相互串联的两个或多个由储气件和空气透平形成的组合。

可选地，上述的基于水电的综合能源系统，还包括：

第二换热支路，其由所述空气透平、所述第二换热器低温侧流道依次串联构成；

外界第二导热介质源通过所述第一换热器高温侧流道与用冷端连接；

所述储气件内的高压压缩空气在所述空气透平机内等熵膨胀。

可选地，上述的基于水电的综合能源系统，所述第二导热介质源、第三流量调节装置、所述第一换热器高温侧流道、第四流量调节装置、用冷端依次串联。

可选地，上述的基于水电的综合能源系统，还包括低温发电循环，所述水力发电系统、所述低温发电循环以及所述换热循环依次串联，所述低温发电循环由第三换热器低温侧流道、第二膨胀机、第四换热器高温侧流道、第二压缩机首尾串联构成。

可选地，上述的基于水电的综合能源系统，所述第二膨胀机通过第三传动轴与所述第二发电机固定连接，且所述第二压缩共用所述第三传动轴。

可选地，上述的基于水电的综合能源系统，所述低温发电系统内流通的工质为低温有机介质。

可选地，上述的基于水电的综合能源系统，所述第一发电机和/或所述空气压缩机以及所述第一换热器高温侧流道之间依次串联有所述第三换热器高温侧流道、第五流量调节装置，且所述第一换热器高温侧流道通过第六流量调节装置与外界连通。

可选地，上述的基于水电的综合能源系统，所述空气透平和所述第二换热器低温侧流道之间依次串联有所述第四换热器低温侧流道、第七流量调节装置，且所述第二换热器低温侧流道通过第八流量调节装置与外界连通。

可选地，上述的基于水电的综合能源系统，还包括：

第三换热支路，其由所述空气透平、所述第四换热器低温侧流道、第九流道调节装置依次串联构成。

可选地，上述的基于水电的综合能源系统，还包括：

第四换热支路，其由所述第一发电机和/或所述空气压缩机、所述第三换热器高温侧流道、第十流量调节装置依次串联构成。

本发明提供的技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的基于水电的综合能源系统，包括水力发电系统、空气压缩支路、第一换热支路、换热循环，水力发电系统包括水轮机以及与其相连接的第一发电机，空气压缩支路由空气压缩机、储气设备依次串联构成，第一换热支路由第一发电机和/或空气压缩机、第一换热器高温侧流道依次串联构成；换热循环由第一换热器低温侧流道、第一压缩机、第二换热器高温侧流道、第一膨胀机首尾串联构成；外界第一导热介质源通过第二换热器低温侧流道与用热端连接；水轮机的出液口分别与第一发电机和空气压缩机连通。高位水流经过水轮机做功后分别输送至第一发电机内和空气压缩机内，用于吸收第一发电机和空气压缩机产生的热量，然后将温度升高的水流输送至第一换热支路中的第一换热器高温侧流道内，此时，温度升高的水流与第一换热器低温侧流道内的工质进行热交换，温度升高的工质输送至第二换热器的高温侧流道内，此时，第二换热器低温侧流道内的第一导热介质与温度升高的工质热交换，使得第一导热介质的温度升高，并将温度升高的第一导热介质输送至用热端，用于供热。将空气压缩机以及第一发电机产生的热能用于给用热端供热，避免该部分热能散失到外界环境中，从而提升了高位水流的势能利用率。

2.本发明提供的基于水电的综合能源系统，水轮机通过第一传动轴与第一发电机固定连接，空气压缩机共用第一传动轴，水轮机带动第一发电机发电，并带动空气压缩机产生压缩空气，充分利用高位水的势能，在发电的同时并进行储能操作。

3.本发明提供的基于水电的综合能源系统，储气设备内的高压压缩空气经过在空气透平内等熵膨胀，并对其做功，空气透平带动第二发电机转动并发电，高压压缩空气经过空气透平等熵膨胀后，温度和压力均大幅降低，做功的压缩空气输送至第二换热器低温侧流道内，做功后的压缩空气与第二换热器高温侧流道内的介质换热，温度降低的工质输送至第一换热器的低温侧流道内，此时第一换热器内的第二导热介质与其热交换，使得第二导热介质的温度降低，并将温度降低的第二导热介质输送至用冷端，用于供冷。

4.本发明提供的基于水电的综合能源系统，通过吸收第一发电机和空气压缩机的热量，并将该热量输送至低温发电循环，并使得做功后的压缩空气输送至低温发电循环，使得低温发电循环能够工作并发电，从而提升了该系统的发电效率，进而大大提高了该系统的经济性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明提供的基于水电的综合能源系统示意图。

附图标记说明：

1、水轮机；2、第一发电机；3、空气压缩机；4、储气设备；5、第一换热器；6、第一压缩机；7、第二换热器；8、第一膨胀机；9、第一传动轴；10、第一流量调节装置；11、第二流量调节装置；12、空气透平；13、第二传动轴；14、第二发电机；15、第三流量调节装置；16、第四流量调节装置；17、第三换热器；18、第二膨胀机；19、第四换热器；20、第二压缩机；21、第三传动轴；22、第三发电机；23、第五流量调节装置；24、第六流量调节装置；25、第七流量调节装置；26、第八流量调节装置；27、第九流量调节装置；28、第十流量调节装置；29、第四传动轴。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种基于水电的综合能源系统，如图1所示，包括水力发电系统、空气压缩支路、第一换热支路、换热循环，水力发电系统包括水轮机1以及与其相连接的第一发电机2，空气压缩支路由空气压缩机3、储气设备4依次串联构成，第一换热支路由第一发电机2和空气压缩机3、第一换热器5高温侧流道依次串联构成；换热循环由第一换热器5低温侧流道、第一压缩机6、第二换热器7高温侧流道、第一膨胀机8首尾串联构成；外界第一导热介质源通过第二换热器7低温侧流道与用热端连接；水轮机1的出液口分别与第一发电机2和空气压缩机3连通。

本实施例提供的基于水电的综合能源系统，高位水流经过水轮机1做功后分别输送至第一发电机2内和空气压缩机3内，用于吸收第一发电机2和空气压缩机3产生的热量，然后将温度升高的水流输送至第一换热支路中的第一换热器5高温侧流道内，此时，温度升高的水流与第一换热器5低温侧流道内的工质进行热交换，温度升高的工质输送至第二换热器7的高温侧流道内，此时，第二换热器7低温侧流道内的第一导热介质与温度升高的工质热交换，使得第一导热介质的温度升高，并将温度升高的第一导热介质输送至用热端，用于供热。将空气压缩机3以及第一发电机2产生的热能用于给用热端供热，避免该部分热能散失到外界环境中，从而提升了高位水流的势能利用率。

如图1所示，本实施例提供的基于水电的综合能源系统，水轮机1通过第一传动轴9与第一发电机2固定连接，空气压缩机3与第一发电机2同轴相连，在水轮机1转动的过程中，带动第一发电机2转动并发电，且带动空气压缩机3转动并压缩空气，空气压缩机3和第一发电机2共用第一传动轴9，增加了该系统的紧凑性。

在一个可替换的实施例中，空气压缩机3也可由电动机、液动机、气动机等其他机构驱动。

如图1所示，本实施例提供的基于水电的综合能源系统，第一导热介质源、第一流量调节装置10、第二换热器7低温侧流道、第二流量调节装置11、用热端依次串联，用于在冬天给用户供暖，第一导热介质源为储水罐，作为可替代的实施方式，也可为河流、湖泊等其他储水容器；利用水泵将储水罐内的水经过第一流量调节装置10输送至第二换热器7低温侧流道内，第一流量调节装置10为电磁阀，用于控制储水罐与第二换热器7低温侧流道之间流量的大小，第二换热器7低温侧流道内的水体与第二换热器7高温侧流道的工质热传递，使得该水体的温度升高，将升高温度的水体经过第二流量调节装置11输送用热端，即输送至需要供热的用户端，第二流量调节装置11也为电磁阀，第二流量调节装置11用于控制第二换热器7低温侧流道与用热端之间流量的大小。

如图1所示，本实施例提供的基于水电的综合能源系统，换热循环内流通的工质为制冷剂，制冷剂可为R11，作为可替代的实施方式，制冷剂也可为其他沸点较低的制冷剂。通过制冷剂的相变，传递热量或冷量。

如图1所示，本实施例提供的基于水电的综合能源系统，还包括空气膨胀支路，其由储气设备4、空气透平12依次串联构成，储气设备4为储气罐，作为可替代的实施方式，储气设备4可为地下洞穴、废弃矿洞等。在用电高峰期，储气设备4内的高压压缩空气输送至空气透平12内，高压压缩空气对空气透平12做功，且在空气透平12内等熵膨胀，使得空气透平12转动，空气透平12通过第二传动轴13带动第二发电机14转动并发电，等熵膨胀为气体在透平中绝热膨胀对外做功，由于同外界没有热量的交换，是个等熵过程，且气体膨胀所做的功以焓的减少为补偿，于是气体的温度就下降。

如图1所示，本实施例提供的基于水电的综合能源系统，空气压缩支路包括相互串联的两个或多个由空气压缩机3和储气件形成的组合，用于提高空气压缩支路产生压缩空气的压力；空气膨胀支路包括相互串联的两个或多个由储气件和空气透平12形成的组合；用于提高空气膨胀支路的发电量。

如图1所示，本实施例提供的基于水电的综合能源系统，还包括第二换热支路，其由空气透平12、第二换热器7低温侧流道依次串联构成，高压的压缩空气在空气透平12内等熵膨胀后，使得做功后的压缩空气温度降低，做功后的压缩空气内蕴含着冷量，可达到制冷的目的，做功后的压缩空气输送至第二换热器7低温侧流道内，与第二换热器7高温侧流道内的工质换热，使得该工质冷凝变为液态，液态的工质输送至第一膨胀机8内并对其做功，使得第一膨胀机8转动，第一膨胀机8通过第四传动轴29带动第一压缩机6转动，液态的工质对第一膨胀机8做功后输送至第一换热器5低温侧流道内，第一膨胀机8为气液两相膨胀机。外界第二导热介质源、第三流量调节装置15、第一换热器5高温侧流道、第四流量调节装置16、用冷端依次串联，第二导热介质源为储水罐，第一导热介质源和第二导热介质源可共用同一储水罐，利用水泵将储水罐内的水体经过第三流量调节装置15输送至第一换热器5高温侧流道内，第三流量调节装置15为电磁阀，用于控制储水罐与第一换热器5高温侧流道之间流量的大小，第一换热器5高温侧流道内的水体与第一换热器5低温侧流道的工质热传递，使得该水体的温度降低，将降低温度的水体经过第四流量调节装置16输送用冷端，即输送至需要供冷的用户端，用于在夏天给用户供冷，第四流量调节装置16也为电磁阀，第四流量调节装置16用于控制第一换热器5高温侧流道与用冷端之间流量的大小。

如图1所示，本实施例提供的基于水电的综合能源系统，还包括低温发电循环，该低温发电循环为有机朗肯循环，其由第三换热器17低温侧流道、第二膨胀机18、第四换热器19高温侧流道、第二压缩机20首尾串联构成，第二膨胀机18通过第三传动轴21与第二发电机14固定连接，第二压缩机20与第二发电机14共用第三传动轴21，低温发电循环内流通的工质为低温有机工质，该低温有机工质为HFE7000，作为可替代的实施方式，该低温有机工质也可为HFC134a、HFC161等低沸点的有机工质。

如图1所示，本实施例提供的基于水电的综合能源系统，还包括第三换热支路和第四换热支路，第一发电机2和空气压缩机3以及第一换热器5高温侧流道之间依次串联有第三换热器17高温侧流道、第五流量调节装置23，且第一换热器5高温侧流道通过第六流量调节装置24与外界连通；空气透平12和第二换热器7低温侧流道之间依次串联有第四换热器19低温侧流道、第七流量调节装置25，且第二换热器7低温侧流道通过第八流量调节装置26与外界连通。第三换热支路由空气透平12、第四换热器19低温侧流道、第九流量调节装置27依次串联构成；第四换热支路由第一发电机2和空气压缩机3、第三换热器17高温侧流道、第十流量调节装置28依次串联构成。

本实施例提供的基于水电的综合能源系统，包括常态工作模式、夏季工作模式和冬季工作模式。

常态工作模式，第九流量调节装置27和第十流量调节装置28开启，其余流量调节装置关闭，来自河流上游的高位河水进入水轮机1内，推动水轮机1转动，水轮机1通过第一传动轴9带动第一发电机2转动并发电，同时水轮机1通过第一传动轴9带动压缩空气压缩机3压缩空气，空气压缩机3产生的高压压缩空气输送至储气设备4内，经过水轮机1做功后的河水分别流入第一发电机2和空气压缩机3作为冷却水，经过第一发电机2和空气压缩机3后，做功后的河水吸收第一发电机2和空气压缩机3内的热量，使得做功后的河水温度升高形成升温的冷却水，升温的冷却水输送至第三换热器17高温侧流道内，升温的冷却水与第三换热器17低温侧流道内的高压液态有机工质热交换，升温的冷却水温度降低形成中温的冷却水，高压液态的有机工质气化为高压气态有机工质，将第三换热器17低温侧流道内的高压气态有机工质输送至第二膨胀机18内膨胀做功，使得第二膨胀机18转动，第二膨胀机18通过第三传动轴21带动第三发电机22转动并发电，第三换热器17高温侧流道内中温的冷却水经过第十流量调节装置28后排出外界，第三换热器17低温侧流道内的高压液态有机工质经过第二膨胀机18做功后形成气态有机工质，并将该气态有机工质输送至第四换热器19的高温侧流道内，此时，储气设备4内的高压压缩空气输送至空气透平12内等熵膨胀，推动空气透平12转动，空气透平12通过第二传动轴13带动第二发电机14转动并发电，高压压缩空气经过空气透平12做功后形成做功后的压缩空气，做功后的压缩空气输送至第四换热器19低温侧流道内，做功后的压缩空气与气态有机工质热交换，由于做功后的压缩空气具有较低的温度，因此，气态有机工质液化为液态有机工质，做功后的压缩空气升温为低温的压缩空气，第四换热器19低温侧流道内低温的压缩空气经过第九流量调节装置27后排放至外界环境中，第四换热器19高温侧流道内的液态有机工质输送至第二压缩机20内，在第二膨胀机18转动时，第二膨胀机18通过第三传动轴21带动第二压缩机20转动，使得第二压缩机20抽取第四换热器19高温侧流道内的液态有机工质进行压缩，第二压缩机20压缩液态有机工质形成高压的液态有机工质，并将高压的液态有机工质输送至第三换热器17低温侧流道，以进行下一次循环。

夏季工作模式，第一流量调节装置10、第二流量调节装置11、第五流量调节装置23、第六流量调节装置24、第九流量调节装置27均关闭，第三流量调节装置15、第四流量调节装置16、第七流量调节装置25、第八流量调节装置26、第十流量调节装置28均开启，与常态模式的区别之处在于，第四换热器19低温侧流道内低温的压缩空气经过第七流量调节装置25后输送至第二换热器7低温侧流道内，此时，第二换热器7高温侧流道内的高压气态制冷剂与低温的压缩空气热交换，高压的气态制冷剂放出热量液化为高压的液态制冷剂，低温的压缩空气升温形成中温的压缩空气，第二换热器7低温侧流道内中温的压缩空气经过第八流量调节装置26后排放至外界环境中，第二换热器7高温侧流道内高压的液态制冷剂输送至第一膨胀机8内做功，并推动第一膨胀机8转动，经过第一膨胀机8做功后的液态制冷剂输送至第一换热器5低温侧流道内，外界第二导热源内的冷载体经过第三流量调节装置15后输送至第一换热器5高温侧流道内，冷载体可为冷冻水，冷载体与液态制冷剂热交换，冷载体温度降低，液态制冷剂吸收热量气化形成气态制冷剂，降低温度的冷载体经过第四流量调节装置16后输送至用冷端，在夏天用于给用户供冷，气态制冷剂输送至第一压缩机6内，在第一膨胀机8转动时，第一膨胀机8通过第四传动轴29带动第一压缩机6转动，第一压缩机6工作，使得气态制冷剂压缩形成高压的气态制冷剂，并将该高压的气态制冷剂输送至第二换热器7高温侧流道内，已进行下一次循环。

冬季工作模式，第三流量调节装置15、第四流量调节装置16、第七流量调节装置25、第八流量调节装置26、第十流量调节装置28均关闭，第一流量调节装置10、第二流量调节装置11、第五流量调节装置23、第六流量调节装置24、第九流量调节装置27均开启，与常态模式的区别之处在于，第三换热器17高温侧流道内中温的冷却水经过第五流量调节装置23后输送至第一换热器5高温侧流道内，此时，第一换热器5内低温侧流道内的液态的制冷剂与中温的冷却水热交换，中温的冷却水温度降低形成低温的冷却水，液态的制冷剂吸热气化形成气态的制冷剂，第一换热器5高温侧流道内的低温冷却水经过第六流量调节装置24后排出外界，第一换热器5内气态的制冷剂输送至第一压缩机6内，在第一膨胀机8转动时，第一膨胀机8通过第四传动轴29带动第一压缩机6工作，第一压缩机6工作，使得气态制冷剂形成高压的气态制冷剂，高压的气态制冷剂输送至第二换热器7高温侧流道内，外界第一导热源内的热载体经过第一流量调节装置10后输送至第二换热器7低温侧流道内，热载体可为热媒水，热载体与高压的气态制冷剂热交换，热媒水的温度升高，高压的气态制冷剂液化放出热量并形成高压液态制冷剂，高压液态制冷剂输送至第一膨胀机8内做功，并带动第一膨胀机8转动，经过第一膨胀机8做功后的高压液态制冷剂形成液态制冷剂，并将该液态制冷剂输送至第一换热器5低温侧流道内，以进行下一次循环。

本实施例提供的基于水电的综合能源系统，实施例中的高压、低压、高温、中温以及低温均为形容温度差异和压力差异。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (15)

1.一种基于水电的综合能源系统，其特征在于，包括：

水力发电系统，其包括水轮机(1)以及与其相连接的第一发电机(2)；

空气压缩支路，其由空气压缩机(3)、储气设备(4)依次串联构成；

第一换热支路，其由所述第一发电机(2)和/或所述空气压缩机(3)、第一换热器(5)高温侧流道依次串联构成；

换热循环，其由所述第一换热器(5)低温侧流道、第一压缩机(6)、第二换热器(7)高温侧流道、第一膨胀机(8)首尾串联构成；

外界第一导热介质源通过所述第二换热器(7)低温侧流道与用热端连接；

所述水轮机(1)的出液口分别与所述第一发电机(2)和所述空气压缩机(3)连通。

2.根据权利要求1所述的基于水电的综合能源系统，其特征在于，所述水轮机(1)通过第一传动轴(9)与所述第一发电机(2)固定连接，所述空气压缩机(3)共用所述第一传动轴(9)。

3.根据权利要求1所述的基于水电的综合能源系统，其特征在于，所述第一导热介质源、第一流量调节装置(10)、所述第二换热器(7)低温侧流道、第二流量调节装置(11)、所述用热端依次串联。

4.根据权利要求1所述的基于水电的综合能源系统，其特征在于，所述换热循环内流通的工质为制冷剂。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于水电的综合能源系统，其特征在于，还包括：

空气膨胀支路，其由所述储气设备(4)、空气透平(12)依次串联构成；

所述空气透平(12)通过第二传动轴(13)与第二发电机(14)连接。

6.根据权利要求5所述的基于水电的综合能源系统，其特征在于，所述空气压缩支路包括相互串联的两个或多个由所述空气压缩机(3)和储气设备(4)形成的组合，所述空气膨胀支路包括相互串联的两个或多个由储气设备(4)和空气透平(12)形成的组合。

7.根据权利要求6所述的基于水电的综合能源系统，其特征在于，还包括：

第二换热支路，其由所述空气透平(12)、所述第二换热器(7)低温侧流道依次串联构成；

外界第二导热介质源通过所述第一换热器(5)高温侧流道与用冷端连接；

所述储气设备(4)内的高压压缩空气在所述空气透平(12)内等熵膨胀。

8.根据权利要求7所述的基于水电的综合能源系统，其特征在于，所述第二导热介质源、第三流量调节装置(15)、所述第一换热器(5)高温侧流道、第四流量调节装置(16)、用冷端依次串联。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的基于水电的综合能源系统，其特征在于，还包括低温发电循环，所述水力发电系统、所述低温发电循环以及所述换热循环依次串联，所述低温发电循环由第三换热器(17)低温侧流道、第二膨胀机(18)、第四换热器(19)高温侧流道、第二压缩机(20)首尾串联构成。

10.根据权利要求9所述的基于水电的综合能源系统，其特征在于，所述第二膨胀机(18)通过第三传动轴(21)与第三发电机(22)固定连接，且所述第二压缩机(20)共用所述第三传动轴(21)。

11.根据权利要求9所述的基于水电的综合能源系统，其特征在于，所述低温发电循环内流通的工质为低温有机介质。

12.根据权利要求9所述的基于水电的综合能源系统，其特征在于，所述第一发电机(2)和/或所述空气压缩机(3)以及所述第一换热器(5)高温侧流道之间依次串联有所述第三换热器(17)高温侧流道、第五流量调节装置(23)，且所述第一换热器(5)高温侧流道通过第六流量调节装置(24)与外界连通。

13.根据权利要求9所述的基于水电的综合能源系统，其特征在于，所述空气透平(12)和所述第二换热器(7)低温侧流道之间依次串联有所述第四换热器(19)低温侧流道、第七流量调节装置(25)，且所述第二换热器(7)低温侧流道通过第八流量调节装置(26)与外界连通。

14.根据权利要求10-13中任一项所述的基于水电的综合能源系统，其特征在于，还包括：

第三换热支路，其由所述空气透平(12)、所述第四换热器(19)低温侧流道、第九流量调节装置(27)依次串联构成。

15.根据权利要求10-13中任一项所述的基于水电的综合能源系统，其特征在于，还包括：

第四换热支路，其由所述第一发电机(2)和/或所述空气压缩机(3)、所述第三换热器(17)高温侧流道、第十流量调节装置(28)依次串联构成。