[实用新型]一种大容量电力储能装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电力储能领域，特别涉及可逆燃料电池储能技术，通过可逆氢/氧燃料电池、储氢与储氧系统及控制系统，实现电能的大规模存储，具体涉及一种大容量电力储能装置。 

背景技术

能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础，是国民经济、国家安全和实现可持续发展的重要基石。随着国民经济的迅速增长，对能源的需求日益旺盛，能源短缺以及化石能源所产生的环境污染问题日益尖锐。在能源安全与环境保护的双重压力下，可再生能源，包括：风能、太阳能、生物质能、海洋能、地热能等的开发和利用引起了国际社会的广泛关注。然而，风能、太阳能等可再生能源受天气及时间段的影响较大，是典型的随机性、间歇性电源，需要开发和建设相应的电力储能装置或储能电站确保可再生能源发电、供电的连续性和稳定性。此外，大规模电能存储技术还可广泛应用于电力工业中的“削峰填谷”，将会大幅改善电力的供需矛盾，提高现有发电设备的利用率。因此，大容量电力储能技术与装置的开发为高效利用现有各类发电系统并实现连续稳定供电具有重大意义，有可能改变未来的能源生产、运输和使用方式。 

根据能量转换形式不同，储能技术可分为：机械储能如抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能；电磁储能如超导磁储能和超级电容器储能；电化学储能如各类蓄电池储能和液流电池储能等。其中抽水蓄能和压缩空气储能受地域限制影响很大；飞轮储能、超导磁储能和超级电容器储能的持续时间较短，最长储能时间一般不超过15min；电化学储能技术具有能量密度大，持续时间长，且不受地域限制等优点，是目前最有应用前景的大规模电力储能技术。 

可逆燃料电池(RFC)是一种将电解水制氢技术与氢氧燃料电池发电技术相 结合的可充放储能电池，即2H₂0+电能→2H₂+O₂的正、逆过程得以循环进行。氢氧燃料电池发电系统的活性物质纯氢和纯氧可通过电解水制氢技术得以“再生”，从而起到储能作用。可逆燃料电池与目前应用的二次蓄电池相比，具有更高的比能量及比功率，特别是可实现更高的储能容量，且使用中无自放电，也不受放电深度及电池容量的限制等，是一种具有广阔发展前景的新型大容量电力储能电池。 

可逆燃料电池可实现燃料电池模式和电解模式的双模式工作，将水电解制氢系统和燃料电池发电系统整合为一个可逆燃料电池系统，简化了储能装置的系统结构，提高了系统的可靠性和系统比能量。可逆燃料电池按电解质特性可分为碱性氢氧可逆燃料电池、质子交换膜氢氧可逆燃料电池和固体氧化物氢氧可逆燃料电池。 

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种大容量电力储能装置，能将电能通过可逆燃料电池的实现电能和化学能在不同需求下的能量转换，具有容量大，成本低，寿命长，结构简单的特点。 

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是： 

一种大容量电力储能装置，包括 

AC/DC变换系统III，将需要储存的电能由交流转化为直流； 

可逆燃料电池系统IV，通过电解运行模式即充电过程将转化后的直流电能转换为化学能纯氢和纯氧，通过发电运行模式即放电过程将化学能转换为电能； 

DC/AC变换系统VII，将可逆燃料电池系统IV放电过程转换的电能转化为交流后并入电网； 

控制系统X，根据电网负荷控制可逆燃料电池系统IV的充放电； 

储氢系统V，储存充电过程中生成的氢气并供放电过程使用； 

储氧系统VI，储存充电过程中生成的氧气并供放电过程使用； 

储水系统IX，储存放电过程产生的水并供充电过程使用。 

其中，所述可逆燃料电池系统IV与非可逆燃料电池结构基本相同，由氢电极、氧电极和电解质组成，其氢电极和氧电极在电解运行模式(充电)和发电运行模式(放电)时分别起着不同作用，在电解运行模式(充电)时，外部电能使水发生电解反应，氢电极产生氢气，氧电极产生氧气；在发电运行模式(放电)时，氢气在氢电极被氧化为H+，氧气在氧电极被还原为O^2-，并与H⁺生产产物水，同时向外释放电能。其采用纯氢/纯氧燃料运行，可以为碱性氢氧可逆燃料电池、质子交换膜氢氧可逆燃料电池或者固体氧化物氢氧可逆燃料电池。 

所述输入到AC/DC变换系统III的电能来源于风力发电系统、太阳能发电系统、火力发电系统、水力发电系统、核电站或者运行中的电网。 

所述储氢系统V和储氧系统VI采用常压存储、中压存储或者高压存储，压力范围0～80MPa。