[实用新型]一种耦合铝储能和超临界CO2循环发电的多联产系统

说明书

本实用新型公开了一种耦合铝储能和超临界CO2循环发电的多联产系统，该系统包括金属燃料铝储能子系统和超临界CO2循环发电子系统；金属燃料铝储能子系统包括氧化铝电解装置、碱液反应器、NaAlO2反应器、Al(OH)3反应器和储氢罐；超临界CO2循环发电子系统包括碱液反应器、透平、高温回热器、低温回热器、再压缩机、预冷器和主压缩机；本实用新型通过将基于金属燃料铝储能、超临界CO2循环发电、制氢、制碳酸钠和碳酸氢钠进行有效地耦合，具有储能密度高、储能周期长可实现永久储存、燃料循环再生无消耗、可实现电力、氢气、碳酸钠和碳酸氢钠多联产和便于开展全球能源贸易等优点。

技术领域

本实用新型属于高效发电和先进储能技术领域，具体涉及一种耦合铝储能和超临界CO2循环发电的多联产系统及方法。

背景技术

随着全球大气污染和气候变暖形势的日趋严峻，传统的以化石能源为主的发电系统将面临前所未有的压力和挑战。从世界范围来看，各国都在努力提高自身电力结构中可再生能源发电的比例。未来，世界能源领域的发展趋势必然是可再生能源逐步替代化石能源。然而，可再生能源由于自身的间歇性、不稳定性和不确定性等特点，严重阻碍了可再生能源发电的发展。未来要实现可再生能源替代化石能源，必须依赖大规模和长周期储能技术的发展和支撑。

目前，储能技术领域的研究十分活跃，各种储能技术迅猛发展，如抽水蓄能、压缩空气储能、锂电池储能、超级电容器储能、飞轮储能、储氢等。然而，现有的储能技术难以同时满足储能密度大、可移动性、自耗损失小和全球能源贸易的要求。因此，需要开发一种新的储能技术，从而使可再生能源发电在全世界范围内向更深、更广方向发展。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种耦合铝储能和超临界CO2循环发电的多联产系统及方法，该系统将基于金属燃料铝储能、超临界CO2循环发电、制氢、制碳酸钠和碳酸氢钠进行有效地耦合，具有储能密度高、储能周期长可实现永久储存、燃料循环再生无消耗、可实现电力、氢气、碳酸钠和碳酸氢钠多联产和便于开展全球能源贸易等优点。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种耦合铝储能和超临界CO2循环发电的多联产系统，包括金属燃料铝储能子系统和超临界CO2循环发电子系统；

所述金属燃料铝储能子系统包括氧化铝电解装置1、碱液反应器2、NaAlO2反应器3、Al(OH)3反应器4和储氢罐5；氧化铝电解装置1的电源由可再生能源提供，氧化铝电解装置1的阴极连通碱液反应器2的燃料进口，将电化学反应产生的金属燃料铝送入碱液反应器2，金属燃料铝在碱液反应器2中与水发生放热反应并产生氢气；碱液反应器2的氢气出口与储氢罐5的进口相连通，碱液反应器2的溶液出口与NaAlO2反应器3的溶液进口相连通；NaAlO2反应器3的溶液出口与Al(OH)3反应器4的溶液进口相连通，Al(OH)3反应器4反应所需的热源来自于可再生能源；Al(OH)3反应器4的出口通过循环管路与氧化铝电解装置1的熔融电解液进口相连通；在Al(OH)3反应器4中发生热分解反应2Al(OH)3＝Al2O3+3H2O；NaAlO2反应器3的气体进口与来自燃煤电站烟气CO2捕集装置的CO2出口相连通，在NaAlO2反应器3中，NaAlO2溶液与CO2发生反应生成Al(OH)3，同时可生成重要的化工原料Na2CO3和NaHCO3；

所述的超临界CO2循环发电子系统包括碱液反应器2、透平6、高温回热器7、低温回热器8、再压缩机9、预冷器10和主压缩机11；低温回热器8的热侧出口分为两路，其中一路经预冷器10与主压缩机11的入口相连通，主压缩机11的出口与低温回热器8的冷侧入口相连通，另一路与再压缩机9的入口相连通，再压缩机9的出口与低温回热器8的冷侧出口通过管道并管后与高温回热器7的冷侧入口相连通，高温回热器7的冷侧出口与碱液反应器2的工质入口相连通，碱液反应器2的工质出口与透平6的进口相连通，透平6的工质出口与高温回热器7的热侧入口相连通，高温回热器7的热侧出口与低温回热器8的热侧入口相连通；