[发明专利]燃气涡轮机加热的高温电池

说明书

技术领域

本发明涉及包括燃气涡轮机的发电厂系统，所述发电厂系统设计为用于高温电池的热供给。本发明此外涉及用于此发电厂系统的运行方法。

背景技术

在将公共供电改造为明显地针对再生发电而设计的供电的过程中，日益重要的是通过提供调节电能储量对于供电网络内的短期的波动起作用。特别是当公共电力需求升高而短期超过基本负荷时，要求通过合适的装置或峰值负荷发电厂来满足此附加的能量需求。

但正是在出现短时峰值负荷时的供电对于公共供电具有很大的挑战。为满足此短时的需求峰值，使用了典型的可快速调节的峰值负荷发电厂。此峰值负荷发电厂可在数秒或数分内向公共电网提供高的电功率，且因此满足需求。在其中在公共电网中的交替功率需求时的波动必须被平衡的网络调节中，也要求了在其可能的功率输出方面允许高的时间动态性的发电厂类型。

常规的峰值负荷发电厂包括抽水蓄能电站或压缩空气储存发电厂等。但燃气涡轮机发电厂由于其相对短的、在数分钟范围内的启动时间也适合于网络调节。尽管在提供电能方面具有此灵活性，但不可避免的是要提供可满足很短期的功率需求的另外的供电设备。在此，高温电池可特别地起到很大作用，所述高温电池可在数秒钟的范围内向公共电网提供功率释放。此外，此高温电池允许在生产过剩时将来自公共电网的过剩电力进行中间电存储，所述过剩电力又可在电力需求升高时提供到电网中。

高温电池在此应理解为如下的电池类型，即其运行温度超过100℃，优选地超过250℃，进一步优选地超过500℃，且特别优选地超过600℃。在此特别地提及的是钠硫蓄电池，所述钠硫蓄电池作为固体电解质蓄电池可在典型地超过250℃的运行温度下运行。钠硫蓄电池的典型的运行温度处在250℃至300℃之间。

特别优选的是高温电池也构造为金属-空气电池，如例如在公开文献DE10 2009 057 720 A1中详细地描述。此文献在此也通过引用详细地合并。其中所述的金属-空气电池基于使用金属作为可还原的化学储存器与过程气体电极组合，所述过程气体电极典型地在运行期间被供给以氧，特别是空气氧。为将放电运行中作为阴极起作用的过程气体电极与含有金属的阳极电分离，提供了传导氧离子的固体电解质。此固体电解质可以例如是钇稳定的二氧化锆。固体电解质由于其选择性离子传导能力允许将氧离子从阴极运输到阳极。同时，固体电解质具有电绝缘特征，其负责使电荷载体只能通过外部导体从阳极流动到阴极。但为可保证充分的离子传导能力，要求达到大约600℃的运行温度。典型的运行温度处于600℃至800℃之间。

在以上所述的高温电池的运行中，缺点是为其提供以充足的热能以达到必须的运行温度。特别是前述金属-空气电池由于其典型地至少600℃的运行温度而要求提供大量的热功率。这典型地通过合适的电加热元件提供，而所述电加热元件又通过来自公共电网的电力驱动。由于附加地需要电功率，所以高温电池的总效率明显地降低。但因为高温电池应特别地在本来就存在高的电力需求和低电力供应时且因此来自公共电网的电力相对昂贵时释放电功率，所以导致特别地在此运行时间的不经济的运行。

发明内容

因此，在此作为技术任务的是避免总效率的降低且建议允许高温电池运行时的效率改进的设备。特别地，也建议了此高温电池的运行方法，所述方法实现了高温电池的有效的运行。此外，应为高温电池有利地供给以能量以达到所需的热运行温度，这应低成本地且技术上无明显费用地可实现。

本发明的此任务通过根据权利要求1的发电厂系统以及根据权利要求11的此发电厂系统的运行方法解决。

特别地，本发明的任务通过如下发电厂系统解决，所述发电厂系统包括通过至少一个导入管道被供给以流体的高温电池以存储以及释放电能，用于产生电能的燃气涡轮机，以及设计为从燃气涡轮机的排气流获取热能且将其传输到流体的换热器，所述流体在进行热传输之后通过至少一个导入管道可被提供到高温电池。

特别地，本发明的任务也通过此发电厂系统的运行方法解决，其中特别地在换热器内被热调节的流体通过管道向高温电池的供给以温度控制和/或流动控制的方式进行。

也就是根据本发明，在高温电池运行时通过整合解决方法实现了效率改进。在此将高温电池整合在发电厂系统内，所述发电厂系统在调节运行时设计为通过燃气涡轮机产生电能。燃气涡轮机的具有高的热能含量的排气流在此特别地适合于提供高温电池运行所要求的热能，因为排气流的热能是低成本的废热且具有足够的温度水平。