一种发电储能方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种发电储能方法及系统，包括：电解水得到氢水混合物气体；将所述氢水混合物气体输入膨胀机模块，进行膨胀做功发电并存储剩余能量；所述膨胀机模块包括至少一个膨胀机。本发明专利技术采用多级膨胀，可增加膨胀机组做功能力，提升系统综合效率；同时，多级膨胀可实现高压比膨胀，充分释放空气中压力能。

A method and system of energy storage for power generation

【技术实现步骤摘要】
一种发电储能方法及系统
本专利技术涉及气体储能领域，具体涉及一种发电储能方法及系统。
技术介绍
电力新能源发电呈高速发展趋势，然而新能源的随机性、间歇性、反调峰性等特点，其大规模并入电网将给系统安全稳定运行、调度等多方面带来不利影响，其中系统调峰能力不足已成为影响电网接纳新能源的主要约束。采用大规模能量型储能技术可提升电网调峰能力，是解决电网弃风限电问题重要手段，同时也能够改善风电对输电通道的占用，提高电网的灵活调控能力。深冷液化空气储能技术是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，将空气高压密封在报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动汽轮机发电的储能方式，液态空气储能系统具有储能容量较大、储能周期长、占地小不依赖于地理条件等优点。储能时，电能将空气压缩、冷却并液化，同时存储该过程中释放的热能，用于释能时加热空气；释能时，液态空气被加压、气化，推动膨胀发电机组发电，同时存储该过程的冷能，用于储能时冷却空气。目前，膨胀机作为压缩空气储能发电系统的核心做功部件，对压缩空气储能发电系统的效率具有很大的影响。压缩空气储能发电系统运行过程中，由于储气室的空气压力逐渐下降，为了维持膨胀机进口的压力恒定，通常采用节流阀将空气节流稳定至一个较低的压力，然后进入膨胀机膨胀做功。由于节流阀的使用，导致高压空气的做功能力下降，从而使系统的效率降低。因此，如何解决膨胀机发电之后，高温高压气体的温度和压力下降的问题，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。<br>
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种用于深冷液化空气储能的发电储能方法及系统。一种发电储能方法，包括：电解水得到氢水混合物气体；将所述氢水混合物气体输入膨胀机模块，进行膨胀做功发电并存储剩余能量；所述膨胀机模块包括至少一个膨胀机。所述膨胀机模块中的各膨胀机间分别设有换热器，各所述换热器加热输入各所述膨胀机的级前空气。所述各换热器通过控制调节阀的开度，控制换热介质的流量，并根据检测温度控制所述各换热器的出口温度维持在同一值。其调节阀包括：自动控制和手动控制两种方式。当所述膨胀机模块的入口切断阀全开后，利用二级压力调节阀控制其压力和流量。利用所述深冷泵的调节阀控制所述深冷泵的出口压力及所述液化空气流量恒定；其调节阀包括：自动控制和手动控制。在电力系统负荷波谷时，通过波谷电力将其中的水电解为氢气和氧气；在电力系统负荷波峰时，氢气与三氧化二铁（Fe2O3）发生氧化还原反应，产生氢气和水蒸气的混合物气体；反应生成的氢气和水蒸气的混合气体加热第一膨胀机的级前空气。一种发电储能系统，包括：深冷泵、蒸发器、第一换热器和膨胀机模块；所述深冷泵，用于将电解得到的氢水混合气体输入蒸发器，得到常温空气；所述发电储能模块，用于所述常温空气经第一换热器输入膨胀机模块，进行膨胀做功发电；所述膨胀机模块包括至少两个膨胀机。所述第一换热器，用于对常温空气进行预热；所述膨胀机模块中的各膨胀机间分别设有换热器，各所述换热器加热输入各所述膨胀机的级前空气。所述各换热器包括调节模块；所述调节模块通过控制调节阀的开度，控制换热介质的流量，并根据检测温度控制所述各换热器的出口温度维持在同一值，其调节阀包括：自动控制和手动控制两种方式。膨胀机模块包括：压力流量模块；所述压力流量模块，用于当所述膨胀机模块的入口切断阀全开后，利用二级压力调节阀控制其压力和流量。所述空气多级膨胀发电系统，还包括：液化空气流量恒定模块；所述液化空气流量恒定模块，用于利用所述深冷泵的调节阀控制所述深冷泵的出口压力及所述液化空气流量恒定；其调节阀包括：自动控制和手动控制。所述发电储能系统还包括：电解子系统；所述电解子系统在电力系统负荷波谷时，通过波谷电力将其中的水电解为氢气和氧气；所述电解子系统在电力系统负荷波峰时，氢气与三氧化二铁（Fe2O3）发生氧化还原反应，产生氢气和水蒸气的混合物气体；反应生成的氢气和水蒸气的混合气体进入蒸发器，驱动膨胀机进行发电。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有的有益效果是：1、本专利技术采用高温氢水混合物气体和加热液化空气两种方式处理方式，获得热量后，进行多级膨胀，有效增加了膨胀机组做功能力和能量获取的方式，提升系统综合效率；2、本专利技术通过控制换热器导热油入口的调节阀开度，进而控制换热器出口温度恒定，保证了系统冷热能量的充分合理利用，提高了系统效率，满足工艺设计需求；3、本专利技术通过调节膨胀机的阀门与深冷泵的阀门，分别控制经过膨胀机与深冷泵的空气流量及压力恒定，确保膨胀发电系统在最佳状态稳定运行，机组效率最高，同时可防止排气压力过高和过低的情况出现；4、本专利技术利用换热器压缩过程中存储的压缩热，加热膨胀机的级前空气，以提高膨胀机做功能力，提高系统效率的同时有效存储了剩余能量；5、本专利技术还利用电解的方法将水分解为氢气和氧气的方式，将分解出来的氢气输出进行膨胀做功，有效提高了发电效率及能量的存储。附图说明图1是本专利技术的膨胀发电系统结构图；图2是本专利技术的电解子系统；图3是本专利技术空气和能量运行图；图4是本专利技术中深冷泵的控制调节图；图5是本专利技术中换热器的控制调节图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术进行具体描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术的发电系统包括：多级膨胀机、换热器、蒸发器和深冷泵等。通过换热器与储热系统相连，蒸发器分别与深冷泵和电解子系统相连。如图2所示的电解子系统包括：电解器和存储模块。该电解模块在电力系统负荷波谷时，通过波谷电力将其中的水电解为氢气和氧气。该存储模块进一步包括：气体混合器，氢存储器，电解冷凝器和氧存储器。在电力系统负荷波峰时，首先对氢存储器进行加热，当氢气在气体混合器中与相组分均匀混合，然后通入氢存储器中。氢存储器的温度控制在900~950℃，在氢存储器中，氢气与载氧体发生氧化还原反应，其中载氧体为Fe2O3，生成固相的铁和气相的高温水蒸气与氢气的混合物，用于加热第一膨胀机的级前空气，随后，氢存储器中的高温水蒸气与氢气的混合物进入电解冷凝器中，与电解冷凝器中的给水换热，混合物中的高温蒸气被冷凝下来，得到浓度较高的气相组分。高温蒸气冷凝后产生的冷凝水与给水混合后，进入电解器电解。电解器中电解出的氧气，存储到氧存储器中。通过上述的设置，使从氢存储器出来的氢水混合气，不经冷凝器降温，从而充分利用了氢存储器流出的高温能量，提高系统的发电性能。其中，本专利技术采用的4级膨胀机采用级前复热的方式，可增加膨胀机组的做功能力，提升系统综合效率；同时，本专利技术中的四级膨胀总压比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发电储能方法，其特征在于，包括：/n电解水得到氢水混合物气体；/n将所述氢水混合物气体输入膨胀机模块，进行膨胀做功发电并存储剩余能量；/n所述膨胀机模块包括至少一个膨胀机；/n所述膨胀机模块中的各膨胀机间分别设有换热器，各所述换热器加热输入各所述膨胀机的级前气体；/n所述各换热器通过控制调节阀的开度，控制换热介质的流量，并根据检测温度控制所述各换热器的出口温度维持在同一值；/n所述调节阀包括：自动控制和手动控制两种方式；/n当所述膨胀机模块的入口切断阀全开后，利用二级压力调节阀控制其压力和流量；/n所述调节阀包括：自动控制和手动控制；/n在电力系统负荷波谷时，通过波谷电力将其中的水电解为氢气和氧气；/n在电力系统负荷波峰时，氢气与三氧化二铁即Fe

【技术特征摘要】
1.一种发电储能方法，其特征在于，包括：
电解水得到氢水混合物气体；
将所述氢水混合物气体输入膨胀机模块，进行膨胀做功发电并存储剩余能量；
所述膨胀机模块包括至少一个膨胀机；
所述膨胀机模块中的各膨胀机间分别设有换热器，各所述换热器加热输入各所述膨胀机的级前气体；
所述各换热器通过控制调节阀的开度，控制换热介质的流量，并根据检测温度控制所述各换热器的出口温度维持在同一值；
所述调节阀包括：自动控制和手动控制两种方式；
当所述膨胀机模块的入口切断阀全开后，利用二级压力调节阀控制其压力和流量；
所述调节阀包括：自动控制和手动控制；
在电力系统负荷波谷时，通过波谷电力将其中的水电解为氢气和氧气；
在电力系统负荷波峰时，氢气与三氧化二铁即Fe2O3发生氧化还原反应，产生氢气和水蒸气的混合物气体；
反应生成的氢气和水蒸气的混合气体加热第一膨胀机的级前空气。


2.一种发电储能系统，其特征在于，包括：蒸发器、第一换热器和膨胀机模块；
所述蒸发器，用于将电解水得到的氢水混合气体输入蒸发器，得到常温空气；
所述发电储能模块，用于所述常温空气经第一换热器输入膨胀机模块，进行膨胀做功发电并存储剩余能量；
所述膨胀机模块包括至少两个膨胀机。


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【专利技术属性】
技术研发人员：范竞敏，肖坤坚，
申请(专利权)人：湖南匡楚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43