[发明专利]一种光热耦合氢能储能调峰发电系统及其运行方法

说明书

本发明公开一种光热耦合氢能储能调峰发电系统及其运行方法，系统包括光热集热系统、可再生能源发电系统、电解制氢系统、热化学储能系统、燃料电池系统、热储罐、透平机组、冷凝器和换热系统；可再生能源发电系统的电能输出端连接电解制氢系统，电解制氢系统连接化学储能系统，化学储能系统连接热储罐，热储罐连接光热集热系统的工质出口和工质入口，热储罐连接换热系统的热侧入口和出口，换热系统的出口连接透平机组，透平机组的排汽口依次连接冷凝器和换热系统，采用光伏弃电制氢、储氢、热量存储在光热系统热储罐中，光伏、光热和燃料电池错峰发电，实现了弃电利用、系统调峰和平稳出力。

技术领域

本发明属于储能技术领域，具体涉及一种光热耦合氢能储能调峰发电系统及其运行方法。

背景技术

储氢作为氢能利用过程中与用户紧密相连的一个重要环节，对其研究将具有重要意义。传统的高压压缩储氢和深冷液化储氢技术虽然方便、成熟，但也带来了体积庞大和安全隐患等方面的种种问题。因此世界各国研究机构都致力于开发新的储氢技术及相应的储氢系统。

基于金属氢化物在不同温度下可逆吸放氢过程的储氢技术近年来引起越来越多的关注。该技术比高压储氢技术更安全，其储氢的体积能量密度与液氢相当。尽管多数金属氢化物的储氢质量分数目前仍小于5.0％，但随着大量储氢材料被开发出来，该技术的储氢密度也得以不断提高。

采用热化学储能系统与燃料电池结合，金属氢化物在储热时产生氢气，还需要面临氢气的存储问题，而在放热时又需要消耗氢气，降低了系统的整体做功能力，因此单一的系统和应用场景也无法完全解决储能问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种光热耦合氢能储能调峰发电系统，采用光伏弃电制氢、储氢、热量存储在光热系统热储罐中，光伏、光热和燃料电池错峰发电，实现了弃电利用、系统调峰和平稳出力。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种光热耦合氢能储能调峰发电系统，包括光热集热系统、可再生能源发电系统、电解制氢系统、热化学储能系统、燃料电池系统、热储罐、透平机组、冷凝器和换热系统；可再生能源发电系统的电能输出端连接电解制氢系统，电解制氢系统连接化学储能系统，化学储能系统连接热储罐，热储罐连接光热集热系统的工质出口和工质入口，热储罐连接换热系统的热侧入口和热侧出口，换热系统的冷侧出口连接透平机组，透平机组连接发电机，透平机组的排汽口依次连接冷凝器和换热系统的冷侧。

光热集热系统可以是塔式、槽式、线性菲涅尔以及碟式光热集热系统。

可再生能源发电系统为光伏发电系统、风电发电系统或水水力发电系统。

电解制氢系统为质子交换膜水电解、碱性水电解或固体氧化物水电解制氢系统。

热化学储能系统为金属氢化物热化学储能、氨储能或有机物储能系统。

高温储罐采用固体储热、相变储热、熔盐储热或导热油储热。

熔盐和导热油储热系统采用双罐或多罐存储，当采用双罐存储时，热储罐包括储高温储罐和低温储罐，化学储能系统分别连接储高温储罐和低温储罐，储高温储罐和低温储罐分连接光热集热系统的工质出口和工质入口，储高温储罐和低温储罐连接换热系统的热侧入口和热侧出口。

透平机组的工质可以是水和水蒸气，也可以是超临界二氧化碳。

透平机组的输出端连接发电机或通过变速装置连接给水泵。