一种与燃气电站耦合的电解水制氢储能调峰系统的制作方法

本发明涉及燃气联合循环领域，具体涉及一种与燃气电站耦合的电解水制氢储能调峰系统。

背景技术：

1、目前的发电系统会面临白天用电高峰与夜晚用电低谷的交替现象，因而存在调峰问题，故随之发展出可在低谷期蓄能而在高峰期释能的储能调峰系统。通常储能调峰系统的蓄能手段有抽水蓄能和重物蓄能等，其原理上都是通过在低谷期使用电力将处于地势低位的物体转移至地势高位，而在高峰期释放重力势能来发电。这种方式受到地形因素限制较大，需要蓄能系统建设在水库或高山处，不利于储能调峰系统的大范围推广使用。尤其对于燃气电站而言，其主要依靠燃烧天然气来发电，而天然气的存放具有占地面积大、安全相关防控措施多的特点，其自身的地址选择就具有较多条件限制，更不利于与重力式蓄能系统进行耦合。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的储能调峰系统依靠重力蓄能而存在受地形限制、不便与燃气电站耦合的缺陷。

2、为解决上述技术问题，本申请提供了一种与燃气电站耦合的电解水制氢储能调峰系统，包括：

3、燃烧室，设置有天然气入口、空气入口和燃气出口；

4、燃气轮机，入口与燃烧室燃气出口连接；

5、第一发电机，输入端与燃气轮机动力输出端连接；第一发电机发电端与外输线路连接；

6、水电解池，具有电解极、氢气出口和氧气出口；所述电解极与第一发电机发电端选择性连接；

7、储氢罐，具有入口和出口；储氢罐入口与水电解池的氢气出口连接；

8、燃料电池，具有氢气入口、烟气出口和输电端；燃料电池氢气入口与储氢罐出口连接；燃料电池输电端与外输线路连接；燃料电池烟气出口与燃气轮机入口连接。

9、可选地，在燃料电池烟气出口和燃气轮机入口之间设置有补燃室。

10、可选地，还包括：

11、余热锅炉，具有烟气通道和蒸汽出口，用于对烟气通道内的烟气进行换热产生蒸汽；

12、蒸汽轮机，入口与余热锅炉蒸汽出口连接；

13、第二发电机，输入端与蒸汽轮机动力输出端连接；第二发电机发电端与外输线路连接。

14、可选地，第二发电机发电端与水电解池电解极选择性连接。

15、可选地，还包括冷凝器，冷凝器入口与蒸汽轮机出口连接；余热锅炉具有回水口，冷凝器出口与余热锅炉回水口连接。

16、可选地，还包括回热器，回热器具有气体通道和液体通道，并适于在所述气体通道和液体通道之间进行换热；回热器液体通道入口与冷凝器出口连接；回热器液体通道出口与余热锅炉回水口连接；回热器气体通道入口与蒸汽轮机出口连接；回热器气体通道出口与冷凝器入口连接。

17、可选地，还包括除氧器；除氧器具有热气入口、水入口和水出口；除氧器热气入口与蒸汽轮机出口连接；除氧器水入口与回热器液体通道出口连接；除氧器水出口与余热锅炉回水口连接。

18、可选地，在回热器气体通道出口与冷凝器入口之间设置有凝结水泵。

19、可选地，在除氧器水出口与余热锅炉回水口之间设置有循环水泵。

20、可选地，在燃烧室空气入口设置有压气机。

21、通过采用上述技术方案，本发明具有如下技术效果：

22、本发明提供的与燃气电站耦合的电解水制氢储能调峰系统，因为采用了电解水制氢的化学能蓄能方式，因此摆脱了重力式蓄能需要依靠地形的限制，从而使燃气电站选址具有灵活性；并且尽管氢气作为易燃气体存在一定的使用安全风险，但是燃气电站作为使用天然气的大户，其具有健全完整的对可燃气体的风险管控体系和能力，因此对于增加使用氢气所带来的硬件成本和管理成本不致过高，相对于其他类型的电站具有综合优势。并且燃料电池只要有燃料和氧化剂(纯氧或空气)不断输入，就能源源不断地产生电能，因此燃料电池兼具电池和热机的特点，具有能量转化效率高、无环境污染物排放、可低温快速启动、振动和噪声等级低等特点。当燃料电池以纯氢气为燃料时，其化学反应产物仅为水，从根本上消除了co、nox、sox、粉尘等大气污染物的排放，可实现零排放，同时具有清洁、可靠、能移动、寿命长等优点。此外，因燃料电池具有热机的特点，在反应后可产生近千度的高温烟气，而将这部分烟气导入燃气轮机内可增加燃气轮机出力、降低天然气消耗，从而充分利用了释能时的化学能，提高了系统整体上的蓄能释能转化率，使得整个系统对于保证电力供求关系的平衡具有更高的灵活性，具有重要的节能潜力和发展意义。

技术特征：

1.一种与燃气电站耦合的电解水制氢储能调峰系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的与燃气电站耦合的电解水制氢储能调峰系统，其特征在于，在燃料电池(3)烟气出口和燃气轮机(7)入口之间设置有补燃室(4)。

3.根据权利要求1所述的与燃气电站耦合的电解水制氢储能调峰系统，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求3所述的与燃气电站耦合的电解水制氢储能调峰系统，其特征在于，第二发电机(11)发电端与水电解池(1)电解极选择性连接。

5.根据权利要求3所述的与燃气电站耦合的电解水制氢储能调峰系统，其特征在于，还包括冷凝器(12)，冷凝器(12)入口与蒸汽轮机(10)出口连接；余热锅炉(9)具有回水口，冷凝器(12)出口与余热锅炉(9)回水口连接。

6.根据权利要求5所述的与燃气电站耦合的电解水制氢储能调峰系统，其特征在于，还包括回热器(14)，回热器(14)具有气体通道和液体通道，并适于在所述气体通道和液体通道之间进行换热；回热器(14)液体通道入口与冷凝器(12)出口连接；回热器(14)液体通道出口与余热锅炉(9)回水口连接；回热器(14)气体通道入口与蒸汽轮机(10)出口连接；回热器(14)气体通道出口与冷凝器(12)入口连接。

7.根据权利要求6所述的与燃气电站耦合的电解水制氢储能调峰系统，其特征在于，还包括除氧器(15)；除氧器(15)具有热气入口、水入口和水出口；除氧器(15)热气入口与蒸汽轮机(10)出口连接；除氧器(15)水入口与回热器(14)液体通道出口连接；除氧器(15)水出口与余热锅炉(9)回水口连接。

8.根据权利要求6所述的与燃气电站耦合的电解水制氢储能调峰系统，其特征在于，在回热器(14)气体通道出口与冷凝器(12)入口之间设置有凝结水泵(13)。

9.根据权利要求7所述的与燃气电站耦合的电解水制氢储能调峰系统，其特征在于，在除氧器(15)水出口与余热锅炉(9)回水口之间设置有循环水泵(16)。

10.根据权利要求1所述的与燃气电站耦合的电解水制氢储能调峰系统，其特征在于，在燃烧室(6)空气入口设置有压气机(5)。

技术总结
本发明提供一种与燃气电站耦合的电解水制氢储能调峰系统，包括：燃烧室，设置有天然气入口、空气入口和燃气出口；燃气轮机，入口与燃烧室燃气出口连接；第一发电机，输入端与燃气轮机动力输出端连接；第一发电机发电端与外输线路连接；水电解池，具有电解极、氢气出口和氧气出口；所述电解极与第一发电机发电端选择性连接；储氢罐，具有入口和出口；储氢罐入口与水电解池的氢气出口连接；燃料电池，具有氢气入口、烟气出口和输电端；燃料电池氢气入口与储氢罐出口连接；燃料电池输电端与外输线路连接；燃料电池烟气出口与燃气轮机入口连接。其克服现有技术的储能调峰系统依靠重力蓄能而存在受地形限制、不便与燃气电站耦合的缺陷。

技术研发人员：张慧帅,钟海祥,张国来,徐庆元,陈琛,李勇,罗明清,翟天宇,陈衡,顾伊柠
受保护的技术使用者：中国电建集团海外投资有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11