CN217361662U - 一种基于固体氧化物电池的储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于固体氧化物电池的储能系统，本实用新型当机组处于用电低估时，从机组的主蒸汽抽取蒸汽作为固体氧化物制氢的原料，进入固体氧化物燃料电池，并从发电机系统接入电量，作为高温蒸汽电解用电，电解后阴极产生的氢气储存至氢气储气罐中，阳极产生的氧气储存至氧气储气罐中。在用电高峰需要补电时，氢气和氧气通过热源预热后加热到反应温度，分别进入固体氧化物燃料电池的反应极，进行发电反应，发出来的电通过逆变器补充主机发电。本实用新型用氢气作为储能的介质清洁、高效；主蒸汽作为电解原材料，减少加热装置，可简化系统。

Description

一种基于固体氧化物电池的储能系统

技术领域

本实用新型属于火电发电领域，具体涉及一种基于固体氧化物电池的储能系统。

背景技术

如今用电结构发生很大改变，电网谷峰差日益增大；再加上风电、光伏等新能源发电量迅速增大，对火电机组的调峰能力和运行灵活性的需求越来越高，使得越来越多的高参数大容量火电机组肩负起电网调峰的责任。但受最低稳燃负荷等的限制，大型机组参与调峰深度有限。如何在保证机组调峰安全的前提下，使得火电机组有较好的调峰深度以适应新能源快速发展的需要，是电力行业亟待解决的问题。

近年来，为提高机组调峰深度，不仅进行了机组系统的改造，如最近应用广泛的低压缸零出力改造，还对原系统增加辅助系统以提高调峰深度，如增加熔岩储热系统、增加飞轮储能系统等。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种基于固体氧化物电池的储能系统，以提高机组的调峰深度和运行灵活性。

为了达到上述目的，本实用新型包括固体氧化物燃料电池，固体氧化物燃料电池连接机组的主蒸汽管路和机组的发电机，固体氧化物燃料电池连接发电机的电路上设置有逆变器，固体氧化物燃料电池包括阳极和阴极，阴极连接氢气储气罐，阳极连接氧气储气罐，氧气储气罐连接第一预热器，氢气储气罐连接第二预热器，第一预热器和第二预热器连接热源，第一预热器用于将氧气加热到反应温度并送入阳极，第二预热器用于将氢气加热到反应温度并送入阴极。

固体氧化物燃料电池内置有电解质。

第一预热器和第二预热器的热源为炉膛的出口烟气。

第一预热器和第二预热器换热后的热源返回炉膛后方的烟道中。

机组包括高压缸、中压缸和低压缸，高压缸连接中压缸，中压缸连接低压缸，低压缸连接发电机。

机组的主蒸汽管路连接炉膛。

机组的主蒸汽管路接入固体氧化物燃料电池的阴极。

机组的主蒸汽管路与固体氧化物燃料电池的连接管路上设置有调节阀。

与现有技术相比，本实用新型当机组处于用电低估时，从机组的主蒸汽抽取蒸汽作为固体氧化物制氢的原料，进入固体氧化物燃料电池，并从发电机系统接入电量，作为高温蒸汽电解用电电解后阴极产生的氢气储存至氢气储气罐中，阳极产生的氧气储存至氧气储气罐中。在用电峰补电时，氢气和氧气通过热源预热后加热到反应温度，分别进入固体氧化物燃料电池的反应极，进行发电反应，发出来的电通过逆变器补充主机发电。本实用新型用氢气作为储能的介质清洁、高效；主蒸汽作为电解原材料，减少加热装置，可简化系统；本实用新型在用电高峰时通过氢气和氧气的氧化反应补充发电，叠加机组的自身调节能力，增加调峰响应速度；在用电低谷时，以主蒸汽为原料，并使用主机电量，双重降低机组负荷，增加调峰深度和速度。

附图说明

图1为本实用新型的系统图；

其中，1、固体氧化物燃料电池，2、发电机，3、阳极，4、阴极，5、氢气储气罐，6、氧气储气罐，7、逆变器，8、第一预热器，9、第二预热器，10、电解质，11、炉膛，12、高压缸，13、中压缸，14、低压缸，15、调节阀。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

参见图1，本实用新型包括固体氧化物燃料电池1，固体氧化物燃料电池1连接机组的主蒸汽管路和机组的发电机2，固体氧化物燃料电池1连接发电机2的电路上设置有逆变器7，固体氧化物燃料电池1包括阳极3和阴极4，固体氧化物燃料电池1内置有电解质10。阴极4连接氢气储气罐5，阳极3连接氧气储气罐6，氧气储气罐6连接第一预热器8，氢气储气罐5连接第二预热器9，第一预热器8和第二预热器9连接热源，第一预热器8用于将氧气加热到反应温度并送入阳极3，第二预热器9用于将氢气加热到反应温度并送入阴极4。第一预热器8和第二预热器9的热源为炉膛11的出口烟气。第一预热器8和第二预热器9换热后的热源返回炉膛11后方的烟道中。机组包括高压缸12、中压缸13和低压缸14，高压缸12连接中压缸13，中压缸13连接低压缸14，低压缸14连接发电机2。机组的主蒸汽管路连接炉膛11。机组的主蒸汽管路接入固体氧化物燃料电池1的阴极4。机组的主蒸汽管路与固体氧化物燃料电池1的连接管路上设置有调节阀15。

本实用新型具有以下工作状态：

1)用电谷时储氢；

当机组处于用电低估时，从机组的主蒸汽抽取蒸汽作为固体氧化物制氢的原料，进入固体氧化物燃料电池1的阴极4，并从发电机2接入电量，作为高温蒸汽电解用电，电解后，阴极4产生的氢气储存至氢气储气罐5中，阳极3产生的氧气储存至氧气储气罐6中。

2)用电峰时补电；

氢气储气罐5和氧气储气罐6中的氢气和氧气分别送入第二预热器9和第一预热器8中，通过高温烟气预热后加热到反应温度，分别进入固体氧化物燃料电池1的阴极4和阳极3，进行发电反应，发出来的电通过逆变器7补充主机发电。

在第二预热器9和第一预热器8中加热氢气和氧气的高温烟气来自于炉膛11的出口烟气，加热后的冷烟气返回至炉膛11后烟道中的省煤器上方。

本实用新型采用主蒸汽作为电解原材料，直接提供反应所需的温度，简化系统，同时有效避免炉内局部超温。

Claims (8)

1.一种基于固体氧化物电池的储能系统，其特征在于，包括固体氧化物燃料电池(1)，固体氧化物燃料电池(1)连接机组的主蒸汽管路和机组的发电机(2)，固体氧化物燃料电池(1)连接发电机(2)的电路上设置有逆变器(7)，固体氧化物燃料电池(1)包括阳极(3)和阴极(4)，阴极(4)连接氢气储气罐(5)，阳极(3)连接氧气储气罐(6)，氧气储气罐(6)连接第一预热器(8)，氢气储气罐(5)连接第二预热器(9)，第一预热器(8)和第二预热器(9)连接热源，第一预热器(8)用于将氧气加热到反应温度并送入阳极(3)，第二预热器(9)用于将氢气加热到反应温度并送入阴极(4)。

2.根据权利要求1所述的一种基于固体氧化物电池的储能系统，其特征在于，固体氧化物燃料电池(1)内置有电解质(10)。

3.根据权利要求1所述的一种基于固体氧化物电池的储能系统，其特征在于，第一预热器(8)和第二预热器(9)的热源为炉膛(11)的出口烟气。

4.根据权利要求3所述的一种基于固体氧化物电池的储能系统，其特征在于，第一预热器(8)和第二预热器(9)换热后的热源返回炉膛(11)后方的烟道中。

5.根据权利要求1所述的一种基于固体氧化物电池的储能系统，其特征在于，机组包括高压缸(12)、中压缸(13)和低压缸(14)，高压缸(12)连接中压缸(13)，中压缸(13)连接低压缸(14)，低压缸(14)连接发电机(2)。

6.根据权利要求1所述的一种基于固体氧化物电池的储能系统，其特征在于，机组的主蒸汽管路连接炉膛(11)。

7.根据权利要求1所述的一种基于固体氧化物电池的储能系统，其特征在于，机组的主蒸汽管路接入固体氧化物燃料电池(1)的阴极(4)。

8.根据权利要求1所述的一种基于固体氧化物电池的储能系统，其特征在于，机组的主蒸汽管路与固体氧化物燃料电池(1)的连接管路上设置有调节阀(15)。

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