[发明专利]一种基于热化学储能与布雷顿循环的储能系统及运行方法

说明书

本发明涉及能量储存技术领域，提供一种基于热化学储能与布雷顿循环的储能系统及运行方法。储能系统包括存储设备和储能设备。储能设备包括氢氧化钙煅烧反应器、第一换热网络、第一回热器、第一压缩机、第一透平、第一电机和第一发电机，各结构组件依次连接。通过第一电机驱动第一压缩机，第一压缩机压缩二氧化碳至高温高压状态，将电能转换为热能；高温高压的二氧化碳对氢氧化钙固体颗粒进行加热，使得氢氧化钙分解为氧化钙固体颗粒和水蒸汽，将热能转换为化学能。本发明提供的储能系统作为能源综合存储平台，实现了将电能‑热能‑化学能之间的转化、传递和存储，能量转化效率高，能够为终端用户提供冷热电综合能源服务。

技术领域

本发明涉及能量储存技术领域，尤其涉及一种基于热化学储能与布雷顿循环的储能系统及运行方法。

背景技术

卡诺电池，又称热泵储电技术，是一种能够储存GWh电量的储能技术。与传统的压缩空气储能和抽水蓄能等技术相比，卡诺电池具有不依赖化石燃料、不受地域条件约束和提供冷热电综合能源服务等优势。通常，卡诺电池在储能阶段利用布雷顿热泵或蒸汽压缩热泵等热泵循环将电能转化为热能，并将热能存储于储热器和储冷器中；在释能阶段，通过布雷顿热机或朗肯循环等动力循环将存储的热能或冷能转化为电能。然而，现有卡诺电池多是基于显热或潜热材料的储能方式，能量密度低，且长周期存储热量耗散严重。

热化学储能是利用可逆的化学反应的热效应进行热量的存储和释放。相对于显热和潜热的储能方式，具有能量密度高、适宜长时间存储等优势，例如，氧化钙和氢氧化钙工质对的储能密度为500-600kWh/吨，约是熔融盐的3倍，热水的10倍，存储过程无需绝热措施。然而，现有热化学储能技术传热传质效率低，可维护性差，限制了其长期稳定和高效运行能力。

发明内容

本发明提供一种基于热化学储能与布雷顿循环的储能系统，有效实现了将电能-热能-化学能之间的转化、传递和存储，能量转化与传递过程中能量转化效率高，能够为终端用户提供冷热电综合能源服务，提高了以可再生能源为主体的新型电力系统的安全性和灵活性。

本发明还提供一种基于热化学储能与布雷顿循环的储能系统的运行方法。

根据本发明第一方面实施例提供的基于热化学储能与布雷顿循环的储能系统，包括：

存储设备；

储能设备，包括氢氧化钙煅烧反应器、第一换热网络、第一回热器、第一压缩机、第一透平、第一电机和第一发电机；所述氢氧化钙煅烧反应器的氢氧化钙入口与所述第一换热网络的氢氧化钙出口连通，所述氢氧化钙煅烧反应器的氧化钙出口与所述第一换热网络的氧化钙入口连通，所述氢氧化钙煅烧反应器的水蒸汽出口与所述第一换热网络的水蒸汽入口连通；所述第一换热网络的水出口、氢氧化钙入口以及氧化钙出口均与所述存储设备连通；所述第一回热器的第一入口与所述氢氧化钙煅烧反应器的二氧化碳出口连通；所述第一压缩机串接于所述第一回热器的第一出口与所述氢氧化钙煅烧反应器的二氧化碳入口之间；所述第一透平串接于所述第一回热器的第二出口与所述第一回热器的第二入口之间，所述第一电机的转轴与所述第一压缩机连接，所述第一发电机的转轴与所述第一透平连接。

根据本发明提供的一种基于热化学储能与布雷顿循环的储能系统，所述储能设备还包括：

第一旋风分离器，所述第一旋风分离器串接于所述氢氧化钙煅烧反应器的水蒸汽出口与所述第一换热网络的水蒸汽入口之间。

根据本发明提供的一种基于热化学储能与布雷顿循环的储能系统，所述储能设备还包括：

工业余热换热器，所述工业余热换热器的第一入口与所述第一透平的出口连通，所述工业余热换热器的第一出口与所述第一回热器的第二入口连通；

工业余热供给单元，所述工业余热供给单元的出口与所述工业余热换热器的第二入口连通，所述工业余热供给单元的入口与所述工业余热换热器的第二出口连通。