[发明专利]一种基于镁还原二氧化碳的双级储能发电系统和方法

权利要求书

1.一种基于镁还原二氧化碳的双级储能发电系统，其特征在于，包括发电子系统、镁碳分离子系统、镁还原子系统及盐酸制备子系统；

所述发电子系统包括双燃烧锅炉透平发电机组(1)、碳/O₂燃烧器(3)、镁/CO₂燃烧器(4)、空分装置(7)及CO₂压缩储存装置(8)；

镁碳分离子系统的出口及空分装置(7)的O₂出口与碳/O₂燃烧器(3)的入口相连通，碳/O₂燃烧器(3)的出口与双燃烧锅炉透平发电机组(1)中的第一锅炉相连通，第一锅炉的CO₂出口(6)与CO₂压缩储存装置(8)相连通；

CO₂压缩储存装置(8)的出口及镁还原子系统的出口与镁/CO₂燃烧器(4)相连接；镁/CO₂燃烧器(4)与双燃烧锅炉透平发电机组(1)中的第二锅炉相连通，第二锅炉的MgO、C排出口(5)与镁碳分离子系统相连通；

双燃烧锅炉透平发电机组(1)的发电输出端(2)与外界的电网相连接，盐酸制备子系统与镁碳分离子系统及镁还原子系统相连接。

2.根据权利要求1所述的基于镁还原二氧化碳的双级储能发电系统，其特征在于，所述镁碳分离子系统包括MgCl₂生成及分离装置(9、碳储场(13)及MgCl₂储罐(10)；

MgCl₂生成及分离装置(9)的输入端与第二锅炉的MgO、C排出口(5)及盐酸制备子系统相连通，MgCl₂生成及分离装置(9)的MgCl₂出口与MgCl₂储罐(10)的入口相连通，MgCl₂储罐(10)的出口与镁还原子系统相连通，MgCl₂生成及分离装置(9)的C出口与碳储场(13)的入口相连通，MgCl₂生成及分离装置(9)的H₂O出口与盐酸制备子系统相连通，碳储场(13)的出口与碳/O₂燃烧器(3)的入口相连通。

3.根据权利要求2所述的基于镁还原二氧化碳的双级储能发电系统，其特征在于，所述镁还原子系统包括电解镁装置(11)及Mg储罐(12)；

电解镁装置(11)的入口与MgCl₂储罐(10)的出口相连通，电解镁装置(11)的Cl₂出口与盐酸制备子系统相连通，电解镁装置(11)的Mg出口与Mg储罐(12)的入口相连通，Mg储罐(12)的出口与镁/CO₂燃烧器(4)的入口相连通。

4.根据权利要求3所述的基于镁还原二氧化碳的双级储能发电系统，其特征在于，所述盐制备子系统包括盐酸生成装置(14)及盐酸储罐(15)；

电解镁装置(11)的Cl₂出口及MgCl₂生成及分离装置(9)的H₂O出口与盐酸生成装置(14)的入口相连通，盐酸生成装置(14)的出口与盐酸储罐(15)的入口相连通；盐酸储罐(15)的出口与MgCl₂生成及分离装置(9)的入口相连通。

5.根据权利要求1所述的基于镁还原二氧化碳的双级储能发电系统，其特征在于，碳/O₂燃烧器(3)与镁/CO₂燃烧器(4)分时投运或同时投运。

6.根据权利要求1所述的基于镁还原二氧化碳的双级储能发电系统，其特征在于，CO₂压缩储存装置(8)上设置有用于接收外界CO₂的接口。

7.一种基于镁还原二氧化碳的双级储能发电方法，其特征在于，基于权利要求4所述的基于镁还原二氧化碳的双级储能发电系统，包括：

当具有富余可再生能源供电时，将MgCl₂储罐(10)中的MgCl₂送入电解镁装置(11)中,利用富余可再生能源供电电解生成Mg及Cl₂，反应过程将电能转移到Mg中，形成一级储能，将生成的Mg送入Mg储罐(12)中储存，形成一级储能，将生成的Cl₂送入盐酸生成装置(14)中，盐酸生成装置(14)生成的稀盐酸送入盐酸储罐(15)中存放；当Mg储量达到预设储量时，镁/CO₂燃烧器(4)投运进行放热反应，将Mg储存的能量一部分输出给第二锅炉，另一部分转移到C中，以形成二级储能；

在非极端气候条件时，仅投运Mg/CO₂燃烧器，双燃烧锅炉透平发电机组(1)在较低负荷下运行，发电子系统运行时向外部的电网输出电能，以消耗CO₂压缩储存装置(8)中储存的CO₂，在此过程中产生的MgO、C以及盐酸储罐(15)输出的盐酸按比例送入MgCl₂生成及分离装置(9)中利用水进行分离，其中，分离出来的C送入碳储场(13)中存放，分离出来的MgCl₂送入MgCl₂储罐(10)中缓存，生成的H₂O送入盐酸生成装置(14)中；

当全网范围长时间缺风缺光导致电网无法稳定供电时，将空分装置(7)输出的O₂与碳储场(13)输出的C送入碳/O₂燃烧器(3)中进行放热反应，双燃烧锅炉透平发电机组(1)在高负荷工况运行，碳/O₂燃烧器(3)投运产生的CO₂送回CO₂压缩储存装置(8)中，以供循环使用。