[实用新型]一种集成太阳能水分解制氢的蒸汽动力循环发电系统

说明书

本实用新型公开了属于太阳能热发电领域的一种集成太阳能水分解制氢的蒸汽动力循环发电系统。该系统主要由太阳能高温热化学水分解制氢器、回热器、气液分离器、燃烧室、蒸汽透平、储气室、储水室等部分组成。在该系统中，聚集的高温太阳能为基于金属氧化物的两步水分解提供热量，产生氢气和氧气经加压送入燃烧室燃烧直接加热驱动蒸汽动力循环发电；多余氢气和氧气储存在储气室内，即时满足发电负荷的需要，克服太阳能辐射强度的变化的影响。该系统利用太阳能高温水分解制氢进行稳定储能，通过蒸汽动力循环进行高效清洁发电；二者耦合，可避免太阳能波动对发电单元的影响，实现太阳能热发电高效稳定输出。

技术领域

本实用新型属于太阳能热发电领域，特别涉及一种集成太阳能水分解制氢的蒸汽动力循环发电系统，具体说是一种基于高温热化学水分解制氢的氢氧燃烧直接加热的蒸汽动力循环发电系统。

背景技术

太阳能是储量最丰富的可再生能源，每小时到达地球表面的太阳能几乎可以满足人类目前一年内的能量需求。但是传统的光热、光伏发电受太阳能辐射强度波动性、间歇性的影响较大，为了保证电力的稳定输出，往往需要储能技术。太阳能热化学被认为是一种非常有潜力的将热能转化成化学能的储能方式，其中基于金属氧化物的太阳能热化学循环水分解制氢得到了越来越广泛的研究。该循环利用金属氧化物的氧化-还原反应，通过高价态金属氧化物与其低价态金属氧化物或者金属态之间互相转化实现水分解制氢，该过程可将H₂O分解成H₂和O₂，并且由于分为两部反应，两种反应产物可以在不同出口收集，无需增加分离设备。

氢氧燃烧直接加热的蒸汽动力循环，以氢气为燃料，采用纯氧燃烧，燃烧产物只有水分，可以方便的从凝气器出口分离，实现高效零排放发电。如果基于金属氧化物的太阳能热化学循环水分解获得的氢气和氧气应用于氢氧燃烧直接加热的蒸汽动力循环，利用氢气稳定的化学储能，可实现太阳能的稳定电力输出，同时避免化石能源的消耗，并且省去空分、净化分离装置等设备。

有鉴于此，本实用新型提出了一种集成太阳能水分解制氢的蒸汽动力循环发电系统，将基于水分解的太阳能热化学循环与氢氧燃烧直接加热的蒸汽动力循环合理耦合，可以克服太阳能波动性、间歇性对发电单元的影响，实现太阳能即时稳定零排放发电，在太阳能热发电领域提供一个新的思路。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种集成太阳能水分解制氢的蒸汽动力循环发电系统，其特征在于，碟式太阳能集热器连接高温热化学制氢器，高温热化学制氢器与多流回热器连接并构成回路；多流回热器连接氧气储存室，多流回热器通过氧气压缩机与燃烧室连接，多流回热器又与气液分离器连接并构成回路；气液分离器连接氢气储存室，气液分离器又通过氢气压缩机与燃烧室连接；燃烧室与蒸汽透平、凝汽器、低压加热器、给水泵、高压加热器串联形成回路；蒸汽透平又分别连接发电机、低压加热器和高压加热器；凝汽器出口还分别连接又分别连接二多流回热器和储水室。

所述的一种集成太阳能水分解制氢的蒸汽动力循环发电系统，多流回热器分别连接氧气储存室和氧气压缩机；多流回热器又与气液分离器连接并构成回路；气液分离器分别连接氢气储存室和氢气压缩机。

所述的一种集成太阳能水分解制氢的蒸汽动力循环发电系统，氧气压缩机和氢气压缩机与燃烧室连接。

所述的一种集成太阳能水分解制氢的蒸汽动力循环发电系统，凝汽器出口分别与低压加热器、多流回热器和储水室连接。

本实用新型具有以下优点及有益效果：基于金属氧化物的太阳能热化学循环水分解制氢与氢氧燃烧直接加热驱动的蒸汽动力循环耦合集成，利用氢气化学储能，克服太阳能波动性、间歇性的影响，进行即使稳定的电力输出，同时满足物料平衡，实现太阳能稳定高效零排放发电，具有以下特点。

（1）太阳能驱动的水分解制取的氢气和氧气，可以进行稳定的储存，克服太阳能波动性和间歇性的影响，即时满足发电负荷的需要；水分作为制氢原料，冷却后可以方便的通过气液分离装置分离，无需复杂的分离工艺。