[发明专利]燃料电池和压缩空气储能耦合的发电储能系统及控制方法

摘要

本申请公开了一种燃料电池和压缩空气储能耦合的发电储能系统，利用了压缩空气储能与固体氧化物燃料电池有着功能上的互补性，将压缩空气储能系统中的清洁压缩空气作为固体氧化物燃料电池的阳极气体，从而延长了燃料电池的使用寿命；压缩空气储能系统的级间冷却器收集了压缩热，并在释能环节中通入透平之间的再热器，对压缩空气进行回热，提高了整个系统的循环效率。将燃料电池排出尾气燃烧后通过透平进行二次发电，提高了燃料电池的燃料利用率，并且将燃烧后的气体通入压缩空气储能系统的第二回热器，对释能环节的空气进行预加热，进而提高压缩空气透平的发电效率。此外，由于燃料电池系统无需单独设置压缩机，降低了整个系统的制造成本。

主权项

1.燃料电池和压缩空气储能耦合的发电储能系统，其特征在于，包括压缩空气储能系统及燃料电池发电系统，压缩空气储能系统包括加压压缩机组、释能透平组、冷水罐、热水罐、储气装置、第一发电机、电动机、第一回热器及第二回热器，燃料电池发电系统包括启动燃烧器、反应器、燃料电池本体、后燃烧器、后燃烧透平及第二发电机，其中：电动机的驱动端与加压压缩机组连接，电网为电动机供能时，电动机用于驱动加压压缩机组压缩空气；加压压缩机组包括多个串联的加压压缩机，相邻两个加压压缩机之间通过加压换热器相连通，加压压缩机组的输入端与大气相连通，加压压缩机组的第一输出端通过加压换热器与储气装置的输入端相连通，加压压缩机组用于将空气加压后送入储气装置；储气装置包括第一输出端及第二输出端，储气装置的第一输出端通过串联的第一回热器及第二回热器与释能透平组的输入端相连通；释能透平组包括多个串联的释能透平，相邻两个释能透平之间通过释能换热器相连通，释能透平组的输出端通过释能换热器与大气相连通，释能透平组的驱动端与第一发电机连接，释能透平组用于驱动第一发电机发电，第一发电机与电网相连通；冷水罐的输出端分别与每个加压换热器的输入端相连通，冷水罐的输入端分别与第一回热器的输出端及每个释能换热器的输出端相连通；热水罐的输出端分别与第一回热器的输入端及每个释能换热器的输入端相连通，热水罐的输入端分别与每个加压换热器的输出端相连通；启动燃烧器包括空气输入端、燃料输入端及输出端，启动燃烧器的空气输入端与储气装置的第二输出端相连通，启动燃烧器的燃料输入端用于输入燃料，启动燃烧器的输出端与燃料电池本体的阳极相连通；反应器包括燃料输入端、蒸汽输入端及输出端，反应器蒸汽输入端用于输入蒸汽，反应器的燃料输入端用于输入燃料，反应器的输出端与燃料电池本体的阴极相连通；燃料电池本体的阳极通过交流/直流转换器与电网相连通，燃料电池本体的阴极和阳极分别与后燃烧器的输入端相连通；后燃烧器的输出端与后燃烧透平的输入端相连通，后燃烧透平的输出端与第二回热器相连通，后燃烧透平的驱动端与第二发电机相连通，后燃烧透平用于驱动第二发电机发电，第二发电机与电网相连通。