[实用新型]一种基于硅燃料储能的能源系统

说明书

本实用新型公开了一种基于硅燃料储能的能源系统，该系统包括硅燃料制取子系统和硅燃烧发电子系统；本实用新型通过将基于硅燃料储能、硅燃烧发电、可再生能源电解水等进行有效地耦合，具有储能密度高、储能周期长可实现永久储存、燃料循环再生无消耗和便于开展全球能源贸易等优点。

技术领域

本实用新型属于绿色发电和先进储能技术领域，具体涉及一种基于硅燃料储能的能源系统。

背景技术

随着全球大气污染和气候变暖形势的日趋严峻，传统的以化石能源为主的发电系统将面临前所未有的压力和挑战。从世界范围来看，各国都在努力提高自身电力结构中可再生能源发电的比例。习近平总书记在第75届联合国大会上发表重要讲话，提出中国力争在2030年前实现二氧化碳排放达峰，努力争取在2060年前实现碳中和，这是中国协同应对全球气候变化，推动构建人类命运共同体的庄严承诺，体现了大国担当。未来，世界能源领域的发展趋势必然是可再生能源逐步替代化石能源。然而，可再生能源由于自身的间歇性、不稳定性和不确定性等特点，严重阻碍了可再生能源发电的发展。未来要实现可再生能源替代化石能源，必须依赖大规模和长周期储能技术的发展和支撑。

目前，储能技术领域的研究十分活跃，各种储能技术迅猛发展，如抽水蓄能、压缩空气储能、锂电池储能、超级电容器储能、飞轮储能、储氢等。然而，现有的储能技术难以同时满足储能密度大、可移动性、自耗损失小和全球能源贸易的要求。因此，需要开发一种新的储能技术，从而使可再生能源发电在全世界范围内向更深、更广方向发展。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于硅燃料储能的能源系统，该系统将基于硅燃料储能、硅燃烧发电和可再生能源电解水等进行有效地耦合，具有储能密度高、储能周期长可实现永久储存、燃料循环再生和便于开展全球能源贸易等优点。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于硅燃料储能的能源系统，包括硅燃料制取子系统和硅燃烧发电子系统；

所述硅燃料制取子系统包括制粉装置1、二氧化硅/氢氟酸反应装置2、SiF₄/H₂反应装置3、电解水装置4和电网中富余的可再生能源电力供应5；二氧化硅矿石通过输送管路与制粉装置1的物料进口相连接，制粉装置1的出口与二氧化硅/氢氟酸反应装置2的二氧化硅进口相连接，氢氟酸通过输送管路与二氧化硅/氢氟酸反应装置2的氢氟酸进口相连接，在二氧化硅/氢氟酸反应装置2中，二氧化硅与氢氟酸发生反应，反应方程式为SiO₂+4HF＝SiF₄+2H₂O，生成的SiF₄气体从二氧化硅/氢氟酸反应装置2的出口与SiF₄/H₂反应装置3的SiF₄进口相连接；电解水装置4的电源与电网中富余的可再生能源电力供应5相连接，在电解水装置4中，水发生电解反应，在阴极上产生氢气(H₂)，阳极上产生氧气(O₂)，氢气与SiF₄/H₂反应装置3的H₂进口相连接，氧气通过收集用作他用；在SiF₄/H₂反应装置3中，SiF₄和H₂在微波诱导等离子体放电条件下发生反应，反应方程式为SiF₄+H₂＝Si+HF，生成固体硅粉和HF气体，HF气体溶于水形成氢氟酸，氢氟酸重新进入二氧化硅/氢氟酸反应装置2，实现循环利用，产生的硅粉与燃硅锅炉6的燃料进口相连接；