[发明专利]基于氧化还原反应的储能装置及其储能方法和发电方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统领域中的一种储能系统，具体来说，涉及一种基于氧化还原反应的储能装置，同时还涉及该储能装置的储能方法和发电方法。

背景技术

由于传统化石能源的枯竭和其造成的环境问题越来越严重，开发清洁能源，发展低碳经济，实现资源和能源的优化配置已成为世界各国的共同选择和新一轮国际竞争的战略制高点。截止2013年年底，中国已经超越美国成为世界上装机容量和发电量最大的国家。然而，随着新能源时代的到来，传统的电力系统面临着峰谷负荷差大、可再生能源兼容性不足、系统整体效率低下等诸多挑战。因此，针对现阶段电网运行的突出问题，建设具有可靠、安全、经济、高效、环境友好新型能源网络（智能电网）具有十分重要的意义。

应用大规模储能系统是实现能源优化配置和控制，增强间歇式能源的兼容性，提高电网运行稳定性和安全性的必然选择，是发展坚强智能电网技术的先决条件。常用储能技术主要有物理储能（如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等）、电化学储能（如铅酸电池、镍氢电池、锂电池、钠硫电池、液流电池等）和电磁储能（如超导储能、电磁储能等）。在诸多储能技术中，除抽水蓄能外，大规模储能技术中仅有压缩空气储能和部分电化学储能。压缩空气储能，对地下洞室的地质条件、严密性等有比较苛刻的要求，同时在储能过程中需要消耗大量燃气。电化学储能存在深度充放电时间长、效率衰减快和单位投资高、废旧电池电解液对环境污染大等问题，目前规模化程度也十分有限。

与这些储能方式相比，抽水蓄能由于其负荷调节快、装机容量大、储能成本低等特点得到了快速的发展和应用，目前已经成为世界上技术最为成熟应用最普遍的储能方式。然而，抽水蓄能系统需要消耗大量水资源，而中国燃煤电厂大多位于水资源相对匮乏的北方地区，而且随着近年来风电和光伏发电的大力发展，处于偏远缺水地区的风电场和光伏电厂对于廉价大规模储能系统的需求也越发迫切。因此，发展地理适应性更好，调峰能力强，储能成本低，易于规模化的新型储能技术具有十分重要的意义。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于氧化还原反应的储能装置，该储能装置可解决传统储能方式中存在的地理适应性差、装机容量小、系统效率低、储能成本高等问题。同时还提供一种储能方法，利用该储能装置进行储能，该储能方法解决了电能难以大规模的存储问题，同时在存储过程中能量耗散率低。还提供一种发电方法，利用该储能装置进行发电，该发电方法解决了电力系统负荷调节慢的问题。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于氧化还原反应的储能装置，该储能装置包括电解水制氢装置、储氢组件、蒸汽燃气联合循环发电组件和电力系统；所述的储氢组件包括第一冷凝器、气体混合器、储氢罐和蒸汽发生器，其中，气体混合器的氢气入口与电解水制氢装置的氢气出口相连，气体混合器的气相入口与第一冷凝器的气相出口相连，气体混合器的氢气出口和储氢罐的氢气入口相连，储氢罐的产物出口与第一冷凝器的入口相连，第一冷凝器的液相出口和电解水制氢装置的给水入口相连，蒸汽发生器的蒸汽出口与储氢罐的蒸汽入口相连；所述的蒸汽燃气联合循环发电组件包括燃烧室、燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机、第一发电机、第二冷凝器和第二发电机，其中，燃烧室的燃气出口和燃气轮机的燃气入口相连，燃气轮机的乏气出口和余热锅炉的燃气入口相连，余热锅炉的蒸汽出口分别蒸汽轮机的蒸汽入口和储氢罐的蒸汽入口相连，第二冷凝器的入口分别与蒸汽轮机的乏汽出口和储氢罐的产物出口相连，第二冷凝器的气相出口与燃烧室的氢气入口相连，第二冷凝器的液相出口与余热锅炉的给水入口相连；第一发电机与燃气轮机同轴相连，第二发电机与蒸汽轮机同轴相连；电力系统分别与电解水制氢装置、第一发电机和第二发电机电连接。

一种基于氧化还原反应的储能装置的储能方法，该储能方法为：当电力负荷较低需要进行削峰时，首先在储氢罐中盛放载氧体，然后将电力系统中冗余的电能引入到电解水制氢装置中，制取氢气；产生的氢气通过气体混合器进入储氢罐中，利用氢气与储氢罐中的载氧体的氧化还原反应，将氢能储存在载氧体中。