[发明专利]一种新型大规模电力储能装置

说明书

技术领域

本发明属于电力储能领域，涉及通过电解水制氢系统/储氢与储氧系统/燃料电池发电系统，实现电力存储的电化学储能技术，尤其涉及一种新型大规模电力储能装置。

背景技术

随着国民经济的迅速增长，对能源的需求日益旺盛，能源短缺以及化石能源所产生的环境污染问题日益尖锐。新能源资源潜力大，可持续利用，在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面发挥了重要作用，已引起了国际社会的广泛关注。在能源安全与环境保护的双重压力下，技术相对成熟、具备规模化开发条件的风力发电和太阳能发电等可再生能源发电在世界范围内取得了飞速发展。特别是，近年来风力发电和太阳能发电的产业规模和市场化程度逐年提高，也催生了智能电网技术的发展。

风能与太阳能资源的自身特点决定了风能和太阳能发电具有不稳定性和不连续性，是典型的随机性、间歇性电源。由于风电和太阳能发电的难以预测性，使其无法按照实际电力负荷需求调整电力供应，目前需通过化石能源发电的调节来适应其并网发电的要求，使新能源发电难以成为主力电源，仅能作为辅助电源使用；其次，风电和太阳能发电的不稳定性，使其大规模并网发电对电网的安全稳定运行等诸多方面有很大影响。这些均已成为目前制约风电和太阳能发电大规模发展的较大障碍。

储能系统具有动态吸收能量并适时平稳释放的特点，能有效弥补风电和太阳能发电间歇性、波动性的缺点，改善电场输出功率的可控性，提升发电的稳定性水平。在风电和太阳能发电中引入储能系统，可有效抑制功率波动，平滑输出电压，提高电能质量，是保证风电和太阳能发电并网运行的关键技术和主流方式。

目前大规模电力储能技术既是制约可再生能源发电的“瓶颈”，也是制约智能电网发展的“瓶颈”。大规模电力储能技术发展对能源和电力的发展变革具有重要影响，有可能改变未来的能源生产、运输和使用方式。

根据能量转换形式不同，储能技术可分为：机械储能(如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等)；电磁储能(如超导磁储能、超级电容器等)；电化学储能(如铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池、液流电池等)。抽水蓄能和压缩空气储能受地域限制影响很大；飞轮储能、超导磁储能和超级电容器储能的持续时间较短，一般不超过15min。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种新型大规模电力储能装置，具有能量密度大，持续时间长，且不受地域限制的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种新型大规模电力储能装置，包括：

AC/DC变换系统III，将需要储存的电能由交流电能转换为直流电能；

电解水制氢系统IV，将AC/DC变换系统III转换的直流电能转换为化学能，释放氢气和氧气；

储氢系统V，储存电解水制氢系统IV在将直流电能转换为化学能的过程中生成的氢气；

储氧系统VI，储存电解水制氢系统IV在将直流电能转换为化学能的过程中生成的氧气；

燃料电池发电系统VII，将储氢系统V和储氧系统VI中的化学能纯氢和纯氧转换为直流电能；

储水系统X，储存燃料电池发电系统VII在将化学能转换为直流电能的过程中生成的水并供常规电解水制氢系统IV使用；

DC/AC变换系统VII，将燃料电池发电系统VII转换的直流电能转换为交流电能后并入电网。

其中，所述输入到AC/DC变换系统III的电能来源于风力发电系统、太阳能发电系统、火力发电系统、水力发电系统、核电站或者运行中的电网。所述的电解水制氢系统IV为常规碱性电解水制氢系统、纯水电解制氢箱体、质子交换膜水电解制氢系统或者固体氧化物水电解制氢系统。

所述燃料电池发电系统VII为碱性燃料电池发电系统、磷酸燃料电池发电系统、熔融碳酸盐燃料电池发电系统或者固体氧化物燃料电池发电系统，燃料电池运行采用氢气和氧气燃料运行。

所述储氢系统V和储氧系统VI和采用常压存储、中压存储或者高压存储，压力范围0～80MPa。

所述电解水制氢系统IV和燃料电池发电系统VII既可以分时工作，即充电和放电过程独立运行，实现大规模电力储存，又可以同时工作，动态吸收能量并适时平稳释放，有效平滑太阳能、风能等可再生能源发电的波动性，改善电场输出功率的可控性，提升发电的稳定性水平。

本发明与现有技术相比具有以下优点：