一种弃电储能与再利用的高效循环系统技术方案

本发明专利技术公开了一种弃电储能与再利用的高效循环系统，包括新能源电源和变换器模块，所述变换器模块输入端与所述新能源电源输出端相连接，所述变换器模块根据所述新能源电源的不同选择不同的变换器模块，还包括供电检测模块，本发明专利技术涉及发电系统技术领域。该弃电储能与再利用的高效循环系统，利用SOC可充可放的特点，借助SOEC将弃电转变为化学能储存起来，同时借助SOFC

【技术实现步骤摘要】
一种弃电储能与再利用的高效循环系统


[0001]本专利技术涉及发电系统
，具体为一种弃电储能与再利用的高效循环系统。

技术介绍

[0002]随着我国新能源技术的不断发展，我国新能源发电量不断升高，但新能源电源固有的波动性和间歇性，导致了新能源电源发电峰值与当地用电高峰往往并不匹配。我国“弃风”等现象依旧严重，2020年，我国前三季度弃风电量约为116亿千瓦时，新疆弃风率高达10.4％、甘肃弃风率高达6.4％。如何减少弃风电量等能源的消耗是提高新能源综合利用的关键。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种弃电储能与再利用的高效循环系统，解决了新能源电源固有的波动性和间歇性，导致了新能源电源发电峰值与当地用电高峰往往并不匹配，进而导致“弃风”等现象依旧严重的问题。
[0004]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种弃电储能与再利用的高效循环系统，包括新能源电源和变换器模块，所述变换器模块输入端与所述新能源电源输出端相连接，所述变换器模块根据所述新能源电源的不同选择不同的变换器模块；
[0005]在本专利技术所述的新能源电源可以是指风能发电装置和太阳能发电装置等新能源电源，并不是指单一电源，可以为多所述新能源电源联用，但在使用多所述新能源电源联用时，需注意所述变换器模块也需多个，并且变换后需电压、电流一致。
[0006]还包括：供电检测模块，所述供电检测模块与所述新能源电源相连接用于检测新能源电池发电量与用户用电量，并进行对比；r/>[0007]一号控制器模块，所述一号控制器模块与所述供电检测模块相连接，所述控制器用于接收所述供电检测模块发出的信号；
[0008]固体氧化物电池，所述固体氧化物电池包括储能模式和发电模式：
[0009]所述固体氧化物电池工作在储能模式下，阳极输出端输出氧气，阴极输出端输出氢气，阴极输入端输入水蒸气；
[0010]所述固体氧化物电池工作在发电模式下，阳极输入端接收氢气，阴极输入端接收氧气，经电化学反应输出电能；
[0011]固体氧化物电池工作在储能模式下产生的氢气和氧气用以所述固体氧化物电池工作在发电模式下消耗的氢气和氧气，所述工作发电模式下固体氧化物电池与所述汽轮机组成联合发电系统。
[0012]蒸发器，所述蒸发器用于将液态水加热为气态水，所述蒸发器输出端与所述固体氧化物电池的阴极相连接，为所述固体氧化物电池在储能模式下提供水蒸气；
[0013]燃烧室，所述燃烧室输入端与所述固体氧化物电池阳极和阴极相连接，所述固体氧化物电池向所述燃烧室输送所述固体氧化物电池工作在发电模式下未完全反应的氢气
和氧气，使氢气和氧气在所述燃烧室中进一步燃烧升温，所述燃烧室温度范围应在800～1000℃；
[0014]汽轮机，所述汽轮机输入端与所述燃烧室相连接，所述燃烧室向所述汽轮机提供高温高压气流带动所述汽轮机转动，汽轮机工作温度应在1000～1200℃；
[0015]分流阀，所述分流阀用来分流汽轮机高温排气；
[0016]回热室，所述回热室输入端与所述汽轮机相连接，所述汽轮机高温排气输送到所述回热室，所述回热室向用于预热所述工作在储能模式下固体氧化物电池产生的氢气和氧气，所述回热室工作温度应在1000～1200℃。
[0017]优选的，所述变换器模块是指AC/DC变换器或DC/DC变换器模块中的一种，所述固体氧化物电池工作在发电模式下工作温度在650℃以上。
[0018]优选的，储能系统还包括氧气压缩器，所述氧气压缩器输入端与工作在储能模式下的所述固体氧化物电池阳极相连接，用于压缩所述固体氧化物电池工作在储能模式下产生的氧气，所述氧气压缩器输出端与氧气储存室相连接。
[0019]优选的，储能系统还包括氢气压缩器，所述氢气压缩器输入端与工作在储能模式下的所述固体氧化物电池阴极相连接，用于压缩所述固体氧化物电池工作在储能模式下产生氢气，所述氢气压缩器输出端与氢气储存室相连接。
[0020]优选的，储能系统还包括氧气储存室，所述氧气储存室中氧气以高压气态的方式储存，所述氧气储存室输入端与所述氧气压缩器相连接，所述氧气压缩机向所述氧气储存室输送所述固体氧化物电池工作在储能模式下产生的氧气；
[0021]氢气储存室，所述氢气储存室中氢气以高压气态的方式储存，所述氢气储存室输入端与所述氢气压缩器相连接，所述氢气压缩机向所述氢气储存室输送所述固体氧化物电池工作在储能模式下产生的氢气。
[0022]优选的，储能系统还包括二号控制器，所述二号控制器控制所述氧气储存室向所述回热室输送氧气的流速与压强，速度可调，气体压强在0.4MPa左右；
[0023]三号控制器，所述三号控制器控制所述氢气储存室向所述回热室输送氢气的流速与压强，速度可调，气体压强在0.4MPa左右。
[0024]优选的，所述一号控制器、二号控制器和三号控制器有电信号联系，所述一号控制器控制所述二号控制器和三号控制器开通和关断。
[0025]本专利技术还公开了一种弃电储能与再利用的高效循环系统的应用方法，其主要分为储能工作模式和发电工作模式：
[0026]储能模式：
[0027]当供电检测模块检测到新能源电源发电量大于用户用电量时，供电检测模块发出电信号，电信号到达控制器，控制器将固体氧化物电池切换至储能工作模式，并开通变换器，新能源电源发出的电能经变换器，向储能提供反应所需电能，由蒸发器提供储能反应所需水蒸气，储能通过电解水蒸气，产生氢气和氧气，分别经过氢气压缩器和氧气压缩器变为高压气态，输送到氢气储存室和氧气储存室，将电能转变为化学能储存起来；
[0028]发电模式：
[0029]当供电检测模块检测到新能源电源发电量小于用户用电量时，供电检测模块发出电信号，电信号到达控制器，控制器将固体氧化物电池切换至发电工作模式，由氢气储存室
和氧气储存室输送高压气体氢气和高压气体氧气，经过回热室预热分别输送到固体氧化物电池的阳极和阴极，固体氧化物电池开始发电，其工作温度在650℃以上，固体氧化物电池中未完全反应的氢气和氧气输送到燃烧室，在燃烧室中进一步反应，将高温高压气体输送到汽轮机，将废热加以利用，带动汽轮机发电，新能源电源、固体氧化物电池和汽轮机共同向用户提供电能。
[0030]有益效果
[0031]本专利技术提供了一种弃电储能与再利用的高效循环系统。与现有技术相比具备以下有益效果：
[0032]固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)和固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cell,SOEC)统称为固体氧化物电池(Solid Oxide Cell，SOC)。固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)是一种通过电化学反应，将氢气等燃料与氧化剂中的化学能高效地转化为电能的发电装置，本专利利用SOC可充可放的特点，借助SOEC将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弃电储能与再利用的高效循环系统，包括新能源电源和变换器模块，所述变换器模块输入端与所述新能源电源输出端相连接，其特征在于：所述变换器模块根据所述新能源电源的不同选择不同的变换器模块，还包括：供电检测模块，所述供电检测模块与所述新能源电源相连接用于检测新能源电池发电量与用户用电量，并进行对比；一号控制器模块，所述一号控制器模块与所述供电检测模块相连接，所述控制器用于接收所述供电检测模块发出的信号；固体氧化物电池，所述固体氧化物电池包括储能模式和发电模式：所述固体氧化物电池工作在储能模式下，阳极输出端输出氧气，阴极输出端输出氢气，阴极输入端输入水蒸气；所述固体氧化物电池工作在发电模式下，阳极输入端接收氢气，阴极输入端接收氧气，经电化学反应输出电能；蒸发器，所述蒸发器用于将液态水加热为气态水，所述蒸发器输出端与所述固体氧化物电池的阴极相连接，为所述固体氧化物电池在储能模式下提供水蒸气；燃烧室，所述燃烧室输入端与所述固体氧化物电池阳极和阴极相连接，所述固体氧化物电池向所述燃烧室输送所述固体氧化物电池工作在发电模式下未完全反应的氢气和氧气，使氢气和氧气在所述燃烧室中进一步燃烧升温；汽轮机，所述汽轮机输入端与所述燃烧室相连接，所述燃烧室向所述汽轮机提供高温高压气流带动所述汽轮机转动；分流阀，所述分流阀用来分流汽轮机高温排气；回热室，所述回热室输入端与所述汽轮机相连接，所述汽轮机高温排气输送到所述回热室，所述回热室向用于预热工作在储能模式下所述固体氧化物电池产生的氢气和氧气。2.根据权利要求1所述的一种弃电储能与再利用的高效循环系统，其特征在于：所述变换器模块是指AC/DC变换器或DC/DC变换器模块中的一种，所述固体氧化物电池工作在发电模式下工作温度在650℃以上。3.根据权利要求1所述的一种弃电储能与再利用的高效循环系统，其特征在于：还包括氧气压缩器，所述氧气压缩器输入端与工作在储能模式下的所述固体氧化物电池阳极相连接，用于压缩所述固体氧化物电池工作在储能模式下产生的氧气，所述氧气压缩器输出端与氧气储存室相连接。4.根据权利要求1所述的一种弃电储能与再利用的高效循环系统，其特征在于：还包括氢气压缩器，所述氢气压缩器输入端与工作在储能模式下的所述固体氧化物电池阴极相连接，用于压缩所...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡红磊，张浩杰，曹峰华，李志松，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：