【技术实现步骤摘要】
本申请涉及合成氨的，尤其涉及一种用于大规模长周期储能和快速调峰的电-氨-电系统。
技术介绍
1、为了减少对传统化石能源的依赖，部分地区已经开始以风、光进行使用绿色能源开发。但风、光资源的随机性、不稳定性导致其发电负荷波动较大，需要配套大规模的跨昼夜甚至跨季节的储能系统平抑其波动性，增加其在能源系统中的占比，而且需要配套火力发电机组参与调峰。
2、基于此，在努力增加风、光等波动性可再生能源在能源系统中的渗透率的同时，需要配套大规模、长周期的储能技术以及灵活高效的调峰措施，以对高可再生能源占比的新型电力系统进行结构性支撑。在上述背景下，利用成熟的电制氢技术有望解决大规模的波动性可再生电力存储问题，由于h2热值较高且经过燃烧或者电化学转功后仅生成h2o的特点，h2被广泛认为是替代化石燃料的理想燃料。
3、但h2在使用过程中存在不可忽视的问题，h2不仅沸点低(-253℃)，体积能量密度低(10.8kj·l-1at 0.1mpa)，且h2极易扩散同时易燃易爆，导致h2的运输和储存技术要求和成本极高，而缺乏h2运输和储存基础设施的当下，h2在距离大规模使用、长周期存储方面仍然与现实需求相距甚远。
4、因此，如何将可再生能源进行长周期、大规模的存储成为了当前亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
2、为此，本申请的第一个目的在于提出一种用于大规模长周期储能和快速调峰的电-氨-电系统，以实现可再生
3、本申请的第二个目的在于提出一种用于大规模长周期储能和快速调峰的电-氨-电系统控制方法。
4、为达上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种用于大规模长周期储能和快速调峰的电-氨-电系统，包括电解水制氢合成氨子系统、燃气轮机子系统、蒸汽朗肯循环子系统以及槽式太阳能集热器子系统；
5、所述电解水制氢合成氨子系统包括第一热水储罐、碱液电解槽、第二热水储罐、质子交换膜电解槽、氢气储罐、空气分离装置、氧气储罐、合成氨装置、氨提质冷冻装置和液氨储罐；所述碱液电解槽和所述质子交换膜电解槽用于电解水制氢；
6、所述燃气轮机子系统包括压气机、燃烧室、燃气轮机和第一发电机；所述压气机通过所述燃烧室与所述燃气轮机连接；所述压气机、所述燃气轮机和所述第一发电机共轴连接，所述燃烧室与所述液氨储罐连接，所述第一发电机用于生产第一电能；
7、所述槽式太阳能集热器子系统包括第一太阳能集热器、第一给水混合器、第二太阳能集热器和第二给水混合器；所述第一太阳能集热器的出口连接所述第一给水混合器的入口；所述第一给水混合器的一路出口连接所述第二太阳能集热器的入口；所述第二太阳能集热器的出口与所述第二给水混合器的入口连接；
8、所述蒸汽朗肯循环子系统包括汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、汽轮机低压缸、第二发电机、给水换热器、凝汽器、低压给水泵、中压给水泵、高压给水泵、三压再热余热锅炉和第三热水储罐；所述三压再热余热锅炉与所述燃气轮机的出口连接。
9、进一步地，当电解水制氢合成氨子系统运行时，将电能转化为氨进行能量储存，燃气轮机子系统不做功发电，此时合成氨装置由于合成氨操作产生的第三热能提供给蒸汽朗肯循环子系统，驱动蒸汽朗肯循环子系统进行产功；
10、当燃气轮机子系统工作发电时，液氨储罐中的液氨进入到燃气轮机子系统中的燃烧室进行燃烧，产生高温烟气，以基于高温烟气驱动燃气轮机运行，获取第一电能，同时基于燃气轮机排气获取第一热能，基于第一热能驱动蒸汽朗肯循环子系统进行产功。
11、进一步地，所述电解水制氢合成氨子系统在进行合成氨操作时，还产生第三热能，并向所述蒸汽朗肯循环子系统提供所述第三热能。
12、进一步地，所述第三热水储罐用于储存朗肯循环中产生的热水，所述第三热水储罐分别与所述第一热水储罐和所述第二热水储罐连接，基于所述第三热水储罐能够向所述第一热水储罐和所述第二热水储罐输送热水。
13、进一步地，所述质子交换膜电解槽和碱液电解槽由绿电驱动；所述空气分离装置由绿电驱动。
14、进一步地，所述碱液电解槽包括碱液电解槽阳极和碱液电解槽阴极，所述碱液电解槽阳极和碱液电解槽阴极出口工质为汽水混合物；
15、所述电解水制氢合成氨子系统还包括第一汽水分离器和第二汽水分离器，所述第一汽水分离器和所述第二汽水分离器用于对所述汽水混合物进行分离，以对电解水制氢技术中产生的氢气和氧气进行存储。
16、为达上述目的，本申请第二方面实施例提出了一种用于大规模长周期储能和快速调峰的电-氨-电系统控制方法，应用于上述的系统，包括：
17、当电解水制氢合成氨子系统运行时，将电能转化为氨进行能量储存，燃气轮机子系统不做功发电，此时合成氨装置由于合成氨操作产生的第三热能提供给蒸汽朗肯循环子系统，驱动蒸汽朗肯循环子系统进行产功；
18、当燃气轮机子系统工作发电时，液氨储罐中的液氨进入到燃气轮机子系统中的燃烧室进行燃烧，产生高温烟气，以基于高温烟气驱动燃气轮机运行，获取第一电能，同时基于燃气轮机排气获取第一热能，基于第一热能驱动蒸汽朗肯循环子系统进行产功。
19、进一步地，当所述燃气轮机子系统工作发电时，所述槽式太阳能集热器子系统与所述燃气轮机子系统配合作用，为所述蒸汽朗肯循环子系统提供第一热能和第二热能。
20、进一步地，基于电解水技术制取氢气，基于所述空气分离装置制取氮气；
21、基于所述合成氨装置，以所述氢气和所述氮气为原料进行合成氨操作，制取氨气；
22、基于所述氨提质冷冻装置将所述氨气进行液化，得到液氨，并将所述液氨存储进所述液氨储罐中。
23、进一步地，获取合成氨操作时产生的第三热能；
24、基于所述第三热能驱动所述蒸汽朗肯循环子系统进行产功。
25、本申请提供的一种用于大规模长周期储能和快速调峰的电-氨-电系统，通过电解水制氢合成氨子系统进行电解水制氢技术制取氢气，基于合成氨技术制取液氨，将电能转化为化学能源氨，实现了绿电的长期存储以及氢的合理储存，燃气轮机子系统通过燃烧液氨产生大量第一电能和高温烟气，其中，高温烟气可以推动燃气轮机进行做功发电，之后燃气轮机通过排气产生的第一热能可用于促进蒸汽朗肯循环子系统进行产功，同时槽式太阳能集热器子系统同样可以为蒸汽朗肯循环子系统提供所需的第二热能，可根据实际运行情况调整燃气轮机的运行状态，从而平抑可再生电力由于随机性和不稳定性引起的波动性。
26、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
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1.一种用于大规模长周期储能和快速调峰的电-氨-电系统，其特征在于，包括电解水制氢合成氨子系统、燃气轮机子系统、蒸汽朗肯循环子系统以及槽式太阳能集热器子系统；
2.根据权利要求1所述的用于大规模长周期储能和快速调峰的电-氨-电系统，其特征在于，所述电解水制氢合成氨子系统在进行合成氨操作时，还产生第三热能，并向所述蒸汽朗肯循环子系统提供所述第三热能。
3.根据权利要求2所述的用于大规模长周期储能和快速调峰的电-氨-电系统，其特征在于，当电解水制氢合成氨子系统运行时，将电能转化为氨进行能量储存，燃气轮机子系统不做功发电，此时合成氨装置(119)由于合成氨操作产生的第三热能提供给蒸汽朗肯循环子系统，驱动蒸汽朗肯循环子系统进行产功；
4.根据权利要求1所述的用于大规模长周期储能和快速调峰的电-氨-电系统，其特征在于，所述第三热水储罐(320)用于储存朗肯循环中产生的热水，所述第三热水储罐(320)分别与所述第一热水储罐(101)和所述第二热水储罐(108)连接，基于所述第三热水储罐(320)能够向所述第一热水储罐(101)和所述第二热水储罐(108)输
5.根据权利要求1所述的用于大规模长周期储能和快速调峰的电-氨-电系统，其特征在于，所述质子交换膜电解槽和碱液电解槽由绿电驱动；所述空气分离装置(116)由绿电驱动。
6.根据权利要求1所述的用于大规模长周期储能和快速调峰的电-氨-电系统，其特征在于，所述碱液电解槽包括碱液电解槽阳极(102)和碱液电解槽阴极(103)，所述碱液电解槽阳极(102)和碱液电解槽阴极(103)出口工质为汽水混合物；
7.一种用于大规模长周期储能和快速调峰的电-氨-电系统控制方法，应用于权利要求1-6中任一项所述的系统，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的一种用于大规模长周期储能和快速调峰的电-氨-电系统控制方法，其特征在于，当所述燃气轮机子系统工作发电时，所述槽式太阳能集热器子系统与所述燃气轮机子系统配合作用，为所述蒸汽朗肯循环子系统提供第一热能和第二热能。
9.根据权利要求7所述的一种用于大规模长周期储能和快速调峰的电-氨-电系统控制方法，其特征在于，还包括：
10.根据权利要求9所述的一种用于大规模长周期储能和快速调峰的电-氨-电系统控制方法，其特征在于，还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于大规模长周期储能和快速调峰的电-氨-电系统，其特征在于，包括电解水制氢合成氨子系统、燃气轮机子系统、蒸汽朗肯循环子系统以及槽式太阳能集热器子系统；
2.根据权利要求1所述的用于大规模长周期储能和快速调峰的电-氨-电系统，其特征在于，所述电解水制氢合成氨子系统在进行合成氨操作时，还产生第三热能，并向所述蒸汽朗肯循环子系统提供所述第三热能。
3.根据权利要求2所述的用于大规模长周期储能和快速调峰的电-氨-电系统，其特征在于，当电解水制氢合成氨子系统运行时，将电能转化为氨进行能量储存，燃气轮机子系统不做功发电，此时合成氨装置(119)由于合成氨操作产生的第三热能提供给蒸汽朗肯循环子系统，驱动蒸汽朗肯循环子系统进行产功；
4.根据权利要求1所述的用于大规模长周期储能和快速调峰的电-氨-电系统，其特征在于，所述第三热水储罐(320)用于储存朗肯循环中产生的热水，所述第三热水储罐(320)分别与所述第一热水储罐(101)和所述第二热水储罐(108)连接，基于所述第三热水储罐(320)能够向所述第一热水储罐(101)和所述第二热水储罐(108)输送热水。
5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：才延福，杜逸云，李军，张馨艺，张栋顺，吕振捷，王立新，张治，金名极，林再江，
申请(专利权)人：国核电力规划设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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