[发明专利]燃料电池和压缩空气储能耦合的发电储能系统及控制方法

权利要求书

1.燃料电池和压缩空气储能耦合的发电储能系统，其特征在于，包括压缩空气储能系统及燃料电池发电系统，压缩空气储能系统包括加压压缩机组、释能透平组、冷水罐、热水罐、储气装置、第一发电机、电动机、第一回热器及第二回热器，燃料电池发电系统包括启动燃烧器、反应器、燃料电池本体、后燃烧器、后燃烧透平及第二发电机，其中：

电动机的驱动端与加压压缩机组连接，电网为电动机供能时，电动机用于驱动加压压缩机组压缩空气；

加压压缩机组包括多个串联的加压压缩机，相邻两个加压压缩机之间通过加压换热器相连通，加压压缩机组的输入端与大气相连通，加压压缩机组的第一输出端通过加压换热器与储气装置的输入端相连通，加压压缩机组用于将空气加压后送入储气装置；

储气装置包括第一输出端及第二输出端，储气装置的第一输出端通过串联的第一回热器及第二回热器与释能透平组的输入端相连通；

释能透平组包括多个串联的释能透平，相邻两个释能透平之间通过释能换热器相连通，释能透平组的输出端通过释能换热器与大气相连通，释能透平组的驱动端与第一发电机连接，释能透平组用于驱动第一发电机发电，第一发电机与电网相连通；

冷水罐的输出端分别与每个加压换热器的输入端相连通，冷水罐的输入端分别与第一回热器的输出端及每个释能换热器的输出端相连通；

热水罐的输出端分别与第一回热器的输入端及每个释能换热器的输入端相连通，热水罐的输入端分别与每个加压换热器的输出端相连通；

启动燃烧器包括空气输入端、燃料输入端及输出端，启动燃烧器的空气输入端与储气装置的第二输出端相连通，启动燃烧器的燃料输入端用于输入燃料，启动燃烧器的输出端与燃料电池本体的阳极相连通；

反应器包括燃料输入端、蒸汽输入端及输出端，反应器蒸汽输入端用于输入蒸汽，反应器的燃料输入端用于输入燃料，反应器的输出端与燃料电池本体的阴极相连通；

燃料电池本体的阳极通过交流/直流转换器与电网相连通，燃料电池本体的阴极和阳极分别与后燃烧器的输入端相连通；

后燃烧器的输出端与后燃烧透平的输入端相连通，后燃烧透平的输出端与第二回热器相连通，后燃烧透平的驱动端与第二发电机相连通，后燃烧透平用于驱动第二发电机发电，第二发电机与电网相连通。

2.如权利要求1所述的燃料电池和压缩空气储能耦合的发电储能系统，其特征在于，储气装置还包括第三输出端，储气装置的第三输出端通过一个安全阀与大气连通。

3.如权利要求1所述的燃料电池和压缩空气储能耦合的发电储能系统，其特征在于，加压压缩机组的第二输出端通过一个热交换器与启动燃烧器的空气输入端相连通，该热交换器还与后燃烧透平的输出端相连通，后燃烧透平输出的气体能够加热通过该热交换器的空气。

4.如权利要求3所述的燃料电池和压缩空气储能耦合的发电储能系统，其特征在于，加压压缩机组中与大气直接连通的压缩机的输出端作为加压压缩机组的第二输出端。

5.如权利要求1所述的燃料电池和压缩空气储能耦合的发电储能系统，其特征在于，储气装置的第一输入端通过一个释压阀与串联的第一回热器及第二回热器相连通。

6.燃料电池和压缩空气储能耦合的发电储能系统的控制方法，其特征在于，本方法用于控制如权利要求1所述的燃料电池和压缩空气储能耦合的发电储能系统工作，本方法包括：

当电网的负荷低于预设储能负荷时，电网为电动机功能，电动机驱动加压压缩机组压缩空气，压缩后的空气存储到储气装置中，加压压缩机组压缩空气时，冷水罐中的水流入加压换热器对压缩后的空气进行降温后流入热水罐中；

当电网的负荷高于预设释能负荷时，储气装置中的压缩空气经过第一回热器及第二回热器升温后进入释能透平组降压，并带动释能透平转动进而驱动第一发电机工作为电网供电，热水罐中的水流入释能换热器及第一回热器，对压缩空气进行加热后流入冷水罐，后燃烧器燃烧后的废气经过第二回热器对压缩空气进行加热后排入大气；

燃料电池发电系统工作时，燃料及储气装置中的压缩空气进入启动燃烧器，启动燃烧器对压缩空气加热后将压缩空气通向燃料电池本体的阳极，燃料及蒸汽在反应器中反应后通向燃料电池本体的阴极，燃料电池本体发电后通过交流/直流转换器向电网输电，燃料电池本体反应后的气体通向后燃烧器，在后燃烧器中燃烧并膨胀做功，带动后燃烧透平工作从而驱动第二发电机工作为电网供电。