[发明专利]燃煤电站二氧化碳捕集及灵活调峰的储能系统及方法

说明书

本发明提出一种燃煤电站二氧化碳捕集及灵活调峰的储能方法和系统，其采用高温固体吸附剂作为储能介质，利用吸热的吸附剂再生反应消纳电网中低谷时段过余的电量，在电网高峰时段利用放热的吸附剂吸附二氧化碳的反应加热蒸汽进入蒸汽轮机做功发电，并同时捕集燃煤锅炉烟气中的二氧化碳。

技术领域

本发明涉及储能技术领域，具体涉及一种燃煤电站二氧化碳捕集及火电机组灵活调峰的储能系统及方法。

背景技术

随着社会经济的迅速发展，在全世界范围内，电力的生产和消耗量都在持续不断的增长.为早日实现碳达峰碳中和，可再生能源，包括水能、风能、太阳能等可再生资源日益得到人们的重视，总装机量和发电量都获得了快速增长.然而，这些可再生能源的发电量大多会受到自然条件的限制.如水能在枯水期和丰水期产电量会有较大差别；风能和太阳能受天气影响在不同时段也会有较大的发电量差别.另一方面，用户侧的电能消耗又往往具有周期性特征，以天为单位，白天用电以工业用电等为主，电量消耗较大；以年为单位，夏季用户侧因为炎热的天气，空调开机率上升，用电量会高于其他季节.因此，可再生能源的发电不稳定性与用户侧电量需求的周期性会产生系统性矛盾，这种不平衡会对电力系统的安全平稳运行产生较大的的隐患。

为解决上述供电侧和用户侧电量不匹配的问题，研究者们开始大量研究相关储能技术来实现对电网的削峰填谷，将用电需求低谷时期的丰产电量储存起来，并在用电需求量大的高峰时期将储存的电量补充进入电网。储能技术能够维持电力系统安全稳定运行，避免因为用电量波动对电网造成冲击。在用户侧，用户可以根据电价的谷峰值来选择电能的储存和释放，提高电力的经济效益。

为了实现电网的消峰填谷，已开发出了多种储能技术来满足电网对储能的需求，这些技术主要包括抽水电站储能系统(CN112733424A，CN212296699U)、压缩空气储能系统(CN112727687A)、飞轮储能系统(CN112727686A)、蓄电池储能系统(CN 111490208 A)、超导磁能储能系统和超级电容等.但是，基于能量密度、效率、寿命，运行费用等不同的角度考量，迄今大规模应用的仅有抽水电站储能系统及压缩空气储能系统两种。

抽水电站储能的优势在于相关技术成熟、储能效率高、储能容量大等优点，是目前应用最广泛的电力储能系统之一。但是抽水电站储能系统需要特殊的地理条件来建造水库及水坝，因此其选址较为困难，同时其建设周期较长、投资成本较大，在诸多方面受到一定限制。

压缩空气储能系统是指在储能时通过将空气压缩以储存储能，在电网中需要更多发电量时，将高压空气释放通过膨胀机做功发电。一般压缩空气储能系统需要将空气压缩至7Mpa～10Mpa，而制作大容积的空气高压储罐所需的技术难度及制造成本都非常巨大，因而通常需要洞穴、矿井等特殊地形条件来实现空气存储，这极大的限制了压缩空气储能的发展；同时，压缩空气在释放过程中压力会不断减小，膨胀机无法稳定运行以输出稳定的电压，为保证膨胀机稳定运行，需要通过稳压装置将高压空气节流后降压后使用，这一过程也会浪费大量的压缩能.因此其效率相比于抽水储能会偏低。

鉴于现有储能技术上的局限，本发明提供一种全新的储能系统，其采用高温固体吸附剂作为储能介质，利用吸热的吸附剂再生反应消纳电网中低谷时段过余的电量，在电网高峰时段利用放热的吸附剂吸附二氧化碳的反应加热蒸汽进入蒸汽轮机做功发电，并同时捕集燃煤锅炉烟气中的二氧化碳。

发明内容

本发明的目的提供一种燃煤电站二氧化碳捕集及灵活调峰的储能方法和系统，其采用高温固体吸附剂作为储能介质，利用吸热的吸附剂再生反应消纳电网中低谷时段过余的电量，在电网高峰时段利用放热的吸附剂吸附二氧化碳的反应加热蒸汽进入蒸汽轮机做功发电，并同时捕集燃煤锅炉烟气中的二氧化碳。

为解决上述技术问题，本发明提供一种燃煤电站二氧化碳捕集及机组灵活调峰的储能系统，其包括吸附态吸附剂储罐、再生反应器、吸附剂储罐、吸附反应器、再生反应器尾气换热器、吸附反应器换热器、吸附反应器尾气换热器、蒸汽管道、物料运输装置和烟气管道。