一种新能源电解储能装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种新能源电解储能装置，包括：可再生固体氧化物燃料电池、相变储能装置、新能源发电装置、功率适配器、燃料罐和水箱；所述新能源发电装置、功率适配器和可再生固体氧化物燃料电池依次连接接入电网；所述可再生固体氧化物燃料电池分别与燃料罐、相变储能装置和水箱相互连接。该装置替代了传统制氢储能中的电解装置和燃料电池发电装置，简化了系统，从而降低了成本；有效实现了可再生固体氧化物燃料电池可靠稳定运行，提高了电解效率和精度，极大地优化新能源的能量综合利用效率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及能量转化与储能
，具体涉及一种新能源电解储能装置。
技术介绍
进入21世纪，人们对能源、环境、气候变化，能源安全和环境保护日益关注。首先，随着国民经济对电力需求的增加，电力生产将消耗更多的化石能源。然而，地球上可开采的化石能源是有限的，化石能源的枯竭成为了一个严峻的问题。再者，大量燃烧化石燃料导致了大量污染物的排放，使温室效应日益严重，例如有的地区出现的雾霾。从能源可持续发展和环境保护的角度出发，大力接纳新能源发电，推进能源战略转型是当务之急。然而新能源发电特别是风电和光伏发电具有随机性、间歇性等特点，其接入电网会带来电压波动、频率波动等电能质量问题，甚至可能影响到电网安全稳定运行，所以必须配合储能系统以适应新能源发电的运行特性。可再生能源正由辅助能源转为主导能源，新型储能技术是可再生能源普及应用的核心技术，常用的储能技术主要包括三方面:一是物理储能(包括抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等)，抽水蓄能储能和压缩空气储能主要用于电力调峰和系统备用，然而其储能密度低，建设受地形制约，选址困难，投资大，建设周期长；飞轮储能适用于电网调频和电能质量保障，属于功率储能，能量密度比较低；二是电磁储能(包括超导储能、超级电容器储能等)，属于功率型储能，适用于短时间提供功率，不能长时间供电，多用于短期供电和提高电能质量；三是电化学储能(包括铅酸电池、锂电池、钒电池和钠流电池等)，由于其使用方便、建设周期短等优点，成为了研究热点。国家电网在张北为配合新能源入网建立了 20MW的电化学电池储能的示范工程。然而这些化学电池都有各自的局限性:污染严重，特别是铅酸电池；能量密度较低；存在自放电现象，长时间储能会有电能的流失；充放电次数和充放电的深度成反比，其寿命和充放电循环次数及深度有关；价格相对昂贵，当扩容一倍，造价增加不止一倍。鉴于这些局限性，亟需寻找绿色无污染、能量密度高、放电次数无限制，寿命长以及对地理条件要求不高的新型储能技术，补充现有储能结构。氢储能被认为是极具潜力的未来新型大规模储能技术。氢储能是可持续、环保的长期储能技术，在能源危机以及环境不断恶化的背景下氢储氢受到了世界各国的关注。在氢储能系统应用方面，欧洲有多个配合新能源接入使用的氢储能系统的示范项目:为提升可再生能源消纳能力，德国推进PTG(Power to Gas)项目；为提尚光伏发电利用率，满足晚尚峰用电需求，法国科西菊岛MYRTE项目实现了氢储能配合新能源接入的示范应用；为解决新能源高渗透率下的问题，意大利普利亚地区的INGRID项目计划配备39Mffh的氢储能系统等。目前，关于新能源电解储能的专利技术有CN200910090726.8号中国专利，该专利公披露了一种太阳能发电系统及太阳能氢蓄能装置，其中的氢储能装置包括设置有氢气集气室的电解槽，电解槽内的电极与太阳能发电设备输出的直流电连接，电解槽内的电解液在直流电的作用下产生氢气，氢气存储在与氢气集气室连通的氢气存储器内。CN201210029959.9号专利公布了一种风力发电制氢储能供氢和后备发电装置，该装置包括风力发电机、电源变换制氢控制器、中高压电解水制氢机、储氢罐、氢发电装置、减压阀，风力发电机输出端与电源变换制氢控制器输入端联接，电源变换制氢控制器输出端接中高压电解水制氢机电源输入端，中高压电解水制氢机所产的氢气直接充入可承受同样压强的储氢罐，储氢罐出口通过管道接入氢发电装置供电给用户电器。另一件CN201110441232.7号专利公布了一种新型高效的太阳能光伏-氢储能发电系统，它包括系统动力源太阳能光伏电池、功率分配器、直流负载和由电解槽、储氢罐、燃料电池组成的储能再发电装置。从公开的上述现有技术和应用中的已有技术的现状显露出它们的新能源电解储能系统存在效率低下，一般新能源电力-制氢-发电的整体效率低于40%，而且成本高昂，这无疑限制了新能源电力电解储能的大规模应用。新能源电解储能存在低效、高成本的商业化障碍主要是由于以下技术问题:1)电解装置的电解效率低；2)氢发电效率低；3)电解装置与发电装置为独立设备，分开运行；4)电解装置或发电装置采用Pt等贵金属作为催化剂。为克服目前新能源电解制氢储能的上述技术问题，需要提供一种高效、低成本的新能源电解储能装置。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提出一种新能源电解储能装置，替代了传统制氢储能中的电解装置和燃料电池发电装置，简化了系统，降低了经济成本。本技术的目标是采用下述技术方案实现的:—种新能源电解储能装置，包括:可再生固体氧化物燃料电池、相变储能装置、新能源发电装置、功率适配器、燃料罐和水箱；所述新能源发电装置、功率适配器和可再生固体氧化物燃料电池依次连接后接入电网；所述可再生固体氧化物燃料电池分别与燃料罐、相变储能装置和水箱相互连接。优选的，所述可再生固体氧化物燃料电池为用于高温电解制取燃料与燃料高温发电的电池；所述新能源发电装置为将新能源和一次能源转化为电力的电池；所述功率适配器为将所述新能源发电装置输出的新能源电力转化为适用于所述可再生固体氧化物燃料电池电解的直流电的电池；所述相变储能装置为管理该新能源电解储能装置运行中产生的热量的装置；所述燃料罐为储存可再生固体氧化物燃料电池电解制备的H2、C0和/或CH4燃料的燃料罐；所述水箱为可再生固体氧化物燃料电池电解提供水源和收集可再生固体氧化物燃料电池发电产生的水，形成新能源电解储能装置的独立水源的水箱。优选的，新能源热能通过热力管道与所述相变储能装置的输入端相接，所述相变储能装置的输出端与可再生固体氧化物燃料电池的输入端连接以向可再生固体氧化物燃料电池提供高温蒸汽和电解反应所需热能；所述可再生固体氧化物燃料电池的输出端连接燃料罐的输入端。优选的，所述可再生固体氧化物燃料电池的输出端与所述相变储能装置的输入端连接以输出高温发电产生的废热。优选的，所述相变储能装置包含一个利用液态水制高温蒸汽的加热水箱；所述加热水箱和所述水箱相互连接，共同向所述可再生固体氧化物燃料电池的电极侧通入水蒸汽或者水蒸汽与C02的混合物。优选的，所述水箱通过可再生固体氧化物燃料电池与燃料罐相接。优选的，所述水箱通过可再生固体氧化物燃料电池与燃料罐相接。与最接近的现有技术比，本技术提供的技术方案具有以下有益效果:1)本技术提供的可再生固体氧化物燃料电池具有电化学还原制取燃料和燃料高效发电的双功能，可以替代传统制氢储能中的电解装置和燃料电池发电装置，简化了系统，降低了成本。本技术提供的技术方案采用该装置可使电解效率接近100%，而传统制氢储能电解装置低于70%，对新能源电力的损耗小，能最大化地通过燃料化学能的方式储存新能源电力；另一方面可再生固体氧化物燃料电池的发电效率可高达80%，能实现高效发电；可再生固体氧化物燃料电池使用全陶瓷材料结构，成本极为低廉；而且不仅能制取H2，还能制取C0、CH4等多种燃料，这些燃料与终端用户能源使用兼容性好；2)本技术提供的技术方案采用相变储能装置对新能源储能装置进行热管理，能实现可再生固体氧化物燃料电池可靠稳定运行，极大地优化新能源电解储能装置的能量综合利用效率；3)本技术提供的技术方案采用自给给足独立水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新能源电解储能装置，其特征在于，包括：可再生固体氧化物燃料电池、相变储能装置、新能源发电装置、功率适配器、燃料罐和水箱；所述新能源发电装置、功率适配器和可再生固体氧化物燃料电池依次连接后接入电网；所述可再生固体氧化物燃料电池分别与燃料罐、相变储能装置和水箱相互连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵鹏程，王诚，赵波，牛萌，刘峰，杜兆龙，肖宇，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院，国网河南省电力公司，国家电网公司，清华大学，
类型：新型
国别省市：北京;11