一种碳化学储能系统技术方案

本发明专利技术涉及一种碳化学储能系统，属于储能领域，电能转换设备将电网的弃电转换为一氧化碳、氢气或甲烷等化学介质，并将化学介质输送至化学介质存储设备进行储存，可与电网完美匹配，也可与现有风电、核电、太阳能发电匹配，实现大规模储能。并且发电设备以化学介质存储设备储存的化学介质为发电燃料进行发电，并将产生的电能返回至电网，实现电网的“削峰填谷”。。。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化学储能系统


[0001]本专利技术涉及储能领域，特别是涉及一种碳化学储能系统。

技术介绍

[0002]能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。随着全球能源使用量的持续增长，化石能源将日益枯竭，开发和利用新能源变得更为迫切。面对挑战，世界各国都在积极开发和发展新能源技术，特别是以太阳能、风能等为代表的可再生能源，以期通过使用清洁能源逐步取代化石能源，最终建立清洁、安全和经济的现代能源供应体系。然而，由于光伏、风电等新能源发电具有明显的波动性和不确定性，其大规模并网对电网的安全和稳定运行将带来诸多挑战，而储能技术为解决间歇性能源带来的系统安全问题提供了有效手段。同时，通过大规模储能技术可以实现电网的“削峰填谷”，可显著增强电网运行的经济性。
[0003]当前的储能技术主要包括：电池储能、抽水蓄能、飞轮储能、电容器储能、压缩空气储能、重力势能储能、热储能等多种形式。其中，抽水蓄能是目前部署最多的储能方式，也是当前唯一广泛采用的具有规模性和经济性的电能贮存形式。其它的储能方式或因技术难题较多、或因难以大规模化等，尚未能广泛地应用于大规模能量存储。然而，抽水蓄能的建设完全依赖于地理条件，即当地水资源的丰富程度，并且一般与电力负荷中心有一定的距离，面临长距离输电的问题。因此，为了适应全球CO2气体减排的需要，增加可再生能源发电的用电比例，亟需发展其它大规模的、具有更广泛适用性的储能技术路径。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种碳化学储能系统，以实现大规模储能。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种碳化学储能系统，所述碳化学储能系统包括：电能转换设备和化学介质存储设备；
[0007]电能转换设备的电能输入端与电网连接，电能转换设备的化学介质输出端与化学介质存储设备连接；
[0008]所述电能转换设备用于将电网的弃电转换为化学介质，并将所述化学介质输送至化学介质存储设备进行储存。
[0009]本专利技术专利中所有提到的“弃电”包括电网中的弃电、谷电或过剩电等，也包括没有进入电网的风电、光伏发电、水电、核电、生物质发电或煤电等。
[0010]可选的，所述碳化学储能系统还包括：发电设备；
[0011]发电设备的发电燃料输入端与化学介质存储设备连接，发电设备的电能输出端与电网连接；
[0012]所述发电设备用于以化学介质存储设备储存的化学介质为发电燃料进行发电，并将产生的电能返回至电网。
[0013]可选的，所述电能转换设备包括第一气化设备，所述化学介质存储设备为一氧化
碳储气设备；
[0014]所述第一气化设备开设有炭入口、二氧化碳入口和一氧化碳气体出口；所述第一气化设备的一氧化碳气体出口与一氧化碳储气设备连接；
[0015]所述第一气化设备的电能输入端与电网连接，所述第一气化设备用于从炭入口通入原料炭，从二氧化碳入口通入二氧化碳气体，并将电网的弃电转化为热能，同时利用所述热能进行原料炭和二氧化碳气体的吸热反应，生成一氧化碳，继而将生成的一氧化碳存储至一氧化碳储气设备。
[0016]可选的，所述发电设备包括：第一发电装置、空气分离设备、除湿设备和二氧化碳储气罐；
[0017]第一发电装置的一氧化碳进气口与一氧化碳储气设备连接，第一发电装置的氧气进气口与空气分离设备连接，第一发电装置的气体出气口经除湿设备与二氧化碳储气罐的进气口连接；所述二氧化碳储气罐的出气口与第一气化设备的二氧化碳入口连接；
[0018]第一发电装置的电能输出端与电网连接；所述第一发电装置用于以一氧化碳和氧气为发电燃料进行发电，并将产生的电能返回至电网，同时将以一氧化碳和氧气为发电燃料进行发电所产生的二氧化碳经除湿设备后储存至二氧化碳储气罐；
[0019]所述二氧化碳储气罐用于将存储的部分二氧化碳进行地质封存，另一部分二氧化碳传输至第一气化设备。
[0020]可选的，所述电能转换设备包括第二气化设备，所述化学介质存储设备为水煤气储气设备；
[0021]所述第二气化设备开设有炭入口、水蒸气入口和水煤气出口；所述水煤气出口与水煤气储气设备连接；
[0022]所述第二气化设备的电能输入端与电网连接，所述第二气化设备用于从炭入口通入原料炭，从水蒸气入口通入水蒸气，并将电网的弃电转化为热能，同时利用所述热能进行原料炭和水蒸气的吸热反应，生成水煤气，继而通过水煤气出口将生成的水煤气储存至水煤气储气设备。
[0023]可选的，所述发电设备包括：第二发电装置；
[0024]第二发电装置的水煤气进气口与水煤气储气设备连接；
[0025]第二发电装置的电能输出端与电网连接；所述第二发电装置用于以水煤气为发电燃料进行发电，并将产生的电能返回至电网，同时将以水煤气为发电燃料进行发电所产生的燃烧尾气排空。
[0026]可选的，所述电能转换设备包括第一电解水设备和第三气化设备，所述化学介质存储设备为甲烷储气设备；
[0027]第一电解水设备开设氢气出口和氧气出口；第三气化设备的氢气入口与第一电解水设备的氢气出口连接，第三气化设备的甲烷出口与甲烷储气设备连接；
[0028]第一电解水设备的电能输入端与电网连接；所述第一电解水设备用于利用电网的弃电电解水，生成氢气和氧气，并将氢气通过氢气出口传输至第三气化设备；
[0029]所述第三气化设备用于利用氢气生成甲烷气体，并将甲烷气体储存至甲烷储气设备。
[0030]可选的，所述发电设备包括：第三发电装置；
[0031]第三发电装置的甲烷入口与甲烷储气设备连接，第三发电装置的氧气入口与第一电解水设备的氧气出口连接，第三发电装置的二氧化碳出口与第三气化设备的二氧化碳入口连接；
[0032]第三发电装置的电能输出端与电网连接；所述第三发电装置用于以甲烷和氧气为发电燃料进行发电，并将产生的电能返回至电网，同时将以甲烷和氧气为发电燃料进行发电所产生的二氧化碳传输至第三气化设备，使得第三气化设备进行氢气和二氧化碳的化学反应，生成甲烷。
[0033]可选的，所述发电设备包括：第四发电装置；
[0034]第四发电装置的甲烷入口与甲烷储气设备连接；
[0035]第四发电装置的电能输出端与电网连接；所述第四发电装置用于以甲烷为发电燃料进行发电，并将产生的电能返回至电网；所述第三气化设备用于进行氢气和原料炭的化学反应，生成甲烷。
[0036]可选的，第一气化设备、第二气化设备或第三气化设备为电
‑
气化反应器；
[0037]所述电
‑
气化反应器的外壁由外向内依次设置保温层、电热元件和导热层；所述电
‑
气化反应器的底部开设有炭入口、排渣口和多个气体入口；所述电
‑
气化反应器的顶部开设有气体出口；
[0038]所述电热元件与电网连接，所述电热元件用于将电网的弃电转换为热能，为所述电
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化学储能系统，其特征在于，所述碳化学储能系统包括：电能转换设备和化学介质存储设备；电能转换设备的电能输入端与电网连接，电能转换设备的化学介质输出端与化学介质存储设备连接；所述电能转换设备用于将电网的弃电转换为化学介质，并将所述化学介质输送至化学介质存储设备进行储存。2.根据权利要求1所述的碳化学储能系统，其特征在于，所述碳化学储能系统还包括：发电设备；发电设备的发电燃料输入端与化学介质存储设备连接，发电设备的电能输出端与电网连接；所述发电设备用于以化学介质存储设备储存的化学介质为发电燃料进行发电，并将产生的电能返回至电网。3.根据权利要求2所述的碳化学储能系统，其特征在于，所述电能转换设备包括第一气化设备，所述化学介质存储设备为一氧化碳储气设备；所述第一气化设备开设有炭入口、二氧化碳入口和一氧化碳气体出口；所述第一气化设备的一氧化碳气体出口与一氧化碳储气设备连接；所述第一气化设备的电能输入端与电网连接，所述第一气化设备用于从炭入口通入原料炭，从二氧化碳入口通入二氧化碳气体，并将电网的弃电转化为热能，同时利用所述热能进行原料炭和二氧化碳气体的吸热反应，生成一氧化碳，继而将生成的一氧化碳存储至一氧化碳储气设备。4.根据权利要求3所述的碳化学储能系统，其特征在于，所述发电设备包括：第一发电装置、空气分离设备、除湿设备和二氧化碳储气罐；第一发电装置的一氧化碳进气口与一氧化碳储气设备连接，第一发电装置的氧气进气口与空气分离设备连接，第一发电装置的气体出气口经除湿设备与二氧化碳储气罐的进气口连接；所述二氧化碳储气罐的出气口与第一气化设备的二氧化碳入口连接；第一发电装置的电能输出端与电网连接；所述第一发电装置用于以一氧化碳和氧气为发电燃料进行发电，并将产生的电能返回至电网，同时将以一氧化碳和氧气为发电燃料进行发电所产生的二氧化碳经除湿设备后储存至二氧化碳储气罐；所述二氧化碳储气罐用于将存储的部分二氧化碳进行地质封存，另一部分二氧化碳传输至第一气化设备。5.根据权利要求2所述的碳化学储能系统，其特征在于，所述电能转换设备包括第二气化设备，所述化学介质存储设备为水煤气储气设备；所述第二气化设备开设有炭入口、水蒸气入口和水煤气出口；所述水煤气出口与水煤气储气设备连接；所述第二气化设备的电能输入端与电网连接，所述第二气化设备用于从炭入口通入原料炭，从水蒸气入口通入水蒸气，并将电网的弃电转化为热能，同时利用所述热能进行原料炭和水蒸气的吸热反应，生成水煤气，继而通过水煤气出口将生成的水煤气储存至水煤气...

【专利技术属性】
技术研发人员：王夺，孙勇，李铮，郑剑香，洪钢，孟超，张鹏，孙毅飞，张正泓，陈勇，林鹿，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：