燃煤电站二氧化碳捕集及灵活调峰的储能系统及方法技术方案

本发明专利技术提出一种燃煤电站二氧化碳捕集及灵活调峰的储能方法和系统，其采用高温固体吸附剂作为储能介质，利用吸热的吸附剂再生反应消纳电网中低谷时段过余的电量，在电网高峰时段利用放热的吸附剂吸附二氧化碳的反应加热蒸汽进入蒸汽轮机做功发电，并同时捕集燃煤锅炉烟气中的二氧化碳。炉烟气中的二氧化碳。炉烟气中的二氧化碳。

【技术实现步骤摘要】
燃煤电站二氧化碳捕集及灵活调峰的储能系统及方法


[0001]本专利技术涉及储能
，具体涉及一种燃煤电站二氧化碳捕集及火电机组灵活调峰的储能系统及方法。

技术介绍

[0002]随着社会经济的迅速发展，在全世界范围内，电力的生产和消耗量都在持续不断的增长.为早日实现碳达峰碳中和，可再生能源，包括水能、风能、太阳能等可再生资源日益得到人们的重视，总装机量和发电量都获得了快速增长.然而，这些可再生能源的发电量大多会受到自然条件的限制.如水能在枯水期和丰水期产电量会有较大差别；风能和太阳能受天气影响在不同时段也会有较大的发电量差别.另一方面，用户侧的电能消耗又往往具有周期性特征，以天为单位，白天用电以工业用电等为主，电量消耗较大；以年为单位，夏季用户侧因为炎热的天气，空调开机率上升，用电量会高于其他季节.因此，可再生能源的发电不稳定性与用户侧电量需求的周期性会产生系统性矛盾，这种不平衡会对电力系统的安全平稳运行产生较大的的隐患。
[0003]为解决上述供电侧和用户侧电量不匹配的问题，研究者们开始大量研究相关储能技术来实现对电网的削峰填谷，将用电需求低谷时期的丰产电量储存起来，并在用电需求量大的高峰时期将储存的电量补充进入电网。储能技术能够维持电力系统安全稳定运行，避免因为用电量波动对电网造成冲击。在用户侧，用户可以根据电价的谷峰值来选择电能的储存和释放，提高电力的经济效益。
[0004]为了实现电网的消峰填谷，已开发出了多种储能技术来满足电网对储能的需求，这些技术主要包括抽水电站储能系统(CN112733424A，CN212296699U)、压缩空气储能系统(CN112727687A)、飞轮储能系统(CN112727686A)、蓄电池储能系统(CN 111490208 A)、超导磁能储能系统和超级电容等.但是，基于能量密度、效率、寿命，运行费用等不同的角度考量，迄今大规模应用的仅有抽水电站储能系统及压缩空气储能系统两种。
[0005]抽水电站储能的优势在于相关技术成熟、储能效率高、储能容量大等优点，是目前应用最广泛的电力储能系统之一。但是抽水电站储能系统需要特殊的地理条件来建造水库及水坝，因此其选址较为困难，同时其建设周期较长、投资成本较大，在诸多方面受到一定限制。
[0006]压缩空气储能系统是指在储能时通过将空气压缩以储存储能，在电网中需要更多发电量时，将高压空气释放通过膨胀机做功发电。一般压缩空气储能系统需要将空气压缩至7Mpa～10Mpa，而制作大容积的空气高压储罐所需的技术难度及制造成本都非常巨大，因而通常需要洞穴、矿井等特殊地形条件来实现空气存储，这极大的限制了压缩空气储能的发展；同时，压缩空气在释放过程中压力会不断减小，膨胀机无法稳定运行以输出稳定的电压，为保证膨胀机稳定运行，需要通过稳压装置将高压空气节流后降压后使用，这一过程也会浪费大量的压缩能.因此其效率相比于抽水储能会偏低。
[0007]鉴于现有储能技术上的局限，本专利技术提供一种全新的储能系统，其采用高温固体
吸附剂作为储能介质，利用吸热的吸附剂再生反应消纳电网中低谷时段过余的电量，在电网高峰时段利用放热的吸附剂吸附二氧化碳的反应加热蒸汽进入蒸汽轮机做功发电，并同时捕集燃煤锅炉烟气中的二氧化碳。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的提供一种燃煤电站二氧化碳捕集及灵活调峰的储能方法和系统，其采用高温固体吸附剂作为储能介质，利用吸热的吸附剂再生反应消纳电网中低谷时段过余的电量，在电网高峰时段利用放热的吸附剂吸附二氧化碳的反应加热蒸汽进入蒸汽轮机做功发电，并同时捕集燃煤锅炉烟气中的二氧化碳。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种燃煤电站二氧化碳捕集及机组灵活调峰的储能系统，其包括吸附态吸附剂储罐、再生反应器、吸附剂储罐、吸附反应器、再生反应器尾气换热器、吸附反应器换热器、吸附反应器尾气换热器、蒸汽管道、物料运输装置和烟气管道。
[0010]其中，吸附态吸附剂储罐通过物料运输装置与再生反应器入口连接，再生反应器出口通过物料运输装置与绝热的吸附剂储罐连接，吸附剂储罐通过物料运输装置与吸附反应器入口连接，吸附反应器出口通过物料运输装置与吸附态吸附剂储罐连接。
[0011]其中，吸附反应器中设置有吸附反应器换热器。
[0012]其中，再生反应器通过再生反应器尾气烟道与再生反应器尾气换热器连接，吸附反应器通过吸附反应器尾气烟道与吸附反应器尾气换热器连接。
[0013]本专利技术提供一种采用上述系统进行机组灵活调峰的储能方法，以吸附剂作为储能介质，利用吸热的吸附态吸附剂再生反应消纳电网用电低谷时段的过余电量，利用吸附剂与二氧化碳的吸附反应来释放热量加热蒸汽，利用蒸汽在蒸汽轮机内做功发电。
[0014]所述吸附剂为二氧化碳吸附剂。
[0015]所述吸附剂可以是钙基材料、钡基材料、镁基材料、沸石类材料、硅酸锂材料、锆酸锂材料、钙钛矿类材料。
[0016]所述储能方法进一步具体包括：
[0017]第一步，当电量过剩时，消耗过剩电量电将吸附态吸附剂进行加热再生，产生高温吸附剂和高温二氧化碳，高温吸附剂保温存储，高温二氧化碳用于加热蒸汽；
[0018]第二步，当电量不足时，将第一步获得的高温吸附剂与燃煤电站尾气中的二氧化碳发生吸附反应，生成吸附态吸附剂，反应放热，生成高温富氮尾气，用于加热管道蒸汽；
[0019]第三步，第一步和第二步产生的蒸汽返回到燃煤电站用于蒸汽轮机做功发电。
[0020]所述第一步中，高温二氧化碳经热量回收后封存或经提纯后工业应用。
[0021]本专利技术还提供一种采用上述系统实现燃煤电站二氧化碳捕集的方法，其包括：
[0022]第一步，燃煤电站产生的尾气通过烟气管道，进入吸附反应器；
[0023]第二步，高温吸附剂被送入吸附反应器，与尾气中的二氧化碳发生反应生成吸附态吸附剂，并释放热量。
[0024]本专利技术的有益效果
[0025]1.本专利技术充分利用了电网中用户端处于用电低谷时期电网中的过余电量，并在电网中需要更多电能时及时补充电能，实现了对电网的削峰填谷，有效解决了弃风弃光问题；
[0026]2.本专利技术所述储能系统克服了传统的蓄水储能、压缩空气储能选址困难，建设投入大，建设周期长等缺陷，可以修建在现有燃煤电站附近，选址简单，所选吸附剂可采用低成本材料，成本较低；
[0027]3.本专利技术在实现储能、电网削峰填谷的同时，还实现了燃煤电站的二氧化碳捕集。
附图说明
[0028]图1应用于燃煤电站的具有二氧化碳捕集和消峰填谷功能的储能系统示意图。
[0029]1.吸附态吸附剂储罐，2.再生反应器，3.吸附剂储罐，4.吸附反应器，5.吸附反应器换热器，6.吸附反应器尾气换热器，7.再生反应器尾气换热器，8.再生反应器尾气烟道，9.蒸汽管道，10.吸附反应器尾气烟道，11.物料传输装置。
具体实施方式
[0030]本专利技术提供的一种能够实现电网消峰填本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃煤电站二氧化碳捕集及灵活调峰的储能系统，其特征在于：包括吸附态吸附剂储罐、再生反应器、吸附剂储罐、吸附反应器、再生反应器尾气换热器、吸附反应器换热器、吸附反应器尾气换热器、蒸汽管道、物料运输装置和烟气管道。2.如权利要求1所述燃煤电站二氧化碳捕集及灵活调峰的储能系统，其特征在于：吸附态吸附剂储罐通过物料运输装置与再生反应器入口连接，再生反应器出口通过物料运输装置与绝热的吸附剂储罐连接，吸附剂储罐通过物料运输装置与吸附反应器入口连接，吸附反应器出口通过物料运输装置与吸附态吸附剂储罐连接。3.如权利要求1或2所述燃煤电站二氧化碳捕集及灵活调峰的储能系统，其特征在于：吸附反应器中设置有吸附反应器换热器。4.如权利要求1或2所述燃煤电站二氧化碳捕集及灵活调峰的储能系统，其特征在于：再生反应器通过再生反应器尾气烟道与再生反应器尾气换热器连接，吸附反应器通过吸附反应器尾气烟道与吸附反应器尾气换热器连接。5.采用权利要求1至4任一项所述系统进行灵活调峰的储能方法，其特征在于：以吸附剂作为储能介质，利用吸热的吸附态吸附剂再生反应消纳电网用电低谷时段的过余电量，利用吸附剂与二氧化碳的吸附反应来释放热量加热蒸汽，利用蒸汽在蒸汽轮机内做功发电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振山，吴三军，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：