[发明专利]一种背压式铝-蒸汽燃烧多联产储能系统及工作方法

说明书

本发明公开了一种背压式铝‑蒸汽燃烧多联产储能系统及工作方法，该系统包括释能子系统和储能子系统；本发明通过将基于铝燃料储能、铝‑蒸汽燃烧发电、蒸汽朗肯循环和制氢等进行有效地耦合，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、氢气多联产和便于开展全球能源贸易等优点。

技术领域

本发明属于绿色发电和先进储能技术领域，具体涉及一种背压式铝-蒸汽燃烧多联产储能系统及工作方法。

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

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种背压式铝-蒸汽燃烧多联产储能系统及工作方法，该系统将基于铝燃料储能、铝-蒸汽燃烧、蒸汽朗肯循环发电和制氢等进行有效地耦合，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，本发明采用如下技术方案：

一种背压式铝-蒸汽燃烧多联产储能系统，包括释能子系统和储能子系统；

所述释能子系统包括铝-蒸汽燃烧室1、回热器2、气液冷凝分离器3、蒸汽透平4、发电机5、冷凝器6和给水泵7；所述蒸汽透平4的出口蒸汽分成两路，一路与铝-蒸汽燃烧室1的燃烧蒸汽进口相连通，另一路与冷凝器6的热侧入口相连通，冷凝器6的热侧出口与新补充的水混合后与给水泵7的进口相连通，给水泵7的出口与回热器2的冷侧入口相连通，回热器2的冷侧出口与铝-蒸汽燃烧室1的循环工质进口相连通，铝-蒸汽燃烧室1的循环工质出口与蒸汽透平4的进口相连通，铝-蒸汽燃烧室1的燃料进口与铝燃料供应相连通，在铝-蒸汽燃烧室1中，铝燃料与蒸汽发生燃烧放热反应，反应方程式为2Al+3H₂O＝Al₂O₃+3H₂，铝-蒸汽燃烧产生的固体产物氧化铝通过铝-蒸汽燃烧室1的底部排出并进行收集，铝-蒸汽燃烧产生的高温气体混合物经铝-蒸汽燃烧室1的气体产物出口与回热器2的热侧入口相连通，回热器2的热侧出口与气液冷凝分离器3的入口相连通，气体混合物中的水蒸气在气液冷凝分离器3中经冷凝后与氢气分离，气液冷凝分离器3具有两个出口，一个为氢气出口，另一个为冷凝水出口；

所述储能子系统包括氧化铝电解装置8和可再生能源电力供应9；所述氧化铝电解装置8的物料进口与氧化铝供应相连通即与铝-蒸汽燃烧室1的底部固体产物氧化铝出口相连通，氧化铝电解装置8的电源与可再生能源电力供应9相连接，在氧化铝电解装置8中发生电化学反应，在氧化铝电解装置8的阴极上产生铝液，通过冷凝收集后得到固体铝燃料，固体铝燃料与铝-蒸汽燃烧室1的燃料进口相连通。

所述蒸汽透平4同轴连接发电机5，发电机5发电对外供电。

所述气液冷凝分离器3的氢气出口氢气用于氢燃料电池或氢燃气轮机的燃料。

所述可再生能源电力供应9中的电力来自光伏发电、风力发电、光热发电、水力发电和/或生物质能发电。

本发明的有益效果：