本發(fā)明屬于光熱發(fā)電，尤其涉及一種微波鈣基儲(chǔ)能用于太陽(yáng)能光熱發(fā)電靈活調(diào)峰的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、太陽(yáng)能是一種可再生能源，其利用前景廣闊。但太陽(yáng)能具有間歇性、不穩(wěn)定性，單體使用太陽(yáng)能發(fā)電易受天氣、氣候等諸多因素影響，從而影響發(fā)電效率甚至整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)。太陽(yáng)能光熱發(fā)電技術(shù)通過(guò)與熱能存儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)、持續(xù)性發(fā)電，輸出穩(wěn)定，被認(rèn)為是最具潛力的太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)利用技術(shù)。鈣基材料是一種良好的熱化學(xué)儲(chǔ)能材料，具有高豐度、低成本、高儲(chǔ)能密度及長(zhǎng)儲(chǔ)能時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，可通過(guò)脫水反應(yīng)吸收熱量和通過(guò)水合反應(yīng)放出熱量來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的存儲(chǔ)和釋放。鈣基材料的應(yīng)用可有效解決太陽(yáng)能光熱發(fā)電的波動(dòng)性問(wèn)題，提高其穩(wěn)定性和可靠性，增加日常工作時(shí)間并最大限度地提高發(fā)電量。

2、熱化學(xué)儲(chǔ)能主要是基于一種可逆的熱化學(xué)反應(yīng)，通過(guò)化學(xué)鍵的斷裂重組實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存和釋放，在儲(chǔ)能反應(yīng)中，儲(chǔ)能材料吸收熱量分解成兩種物質(zhì)單獨(dú)儲(chǔ)存，當(dāng)需要供能時(shí)，兩種物質(zhì)充分接觸發(fā)生反應(yīng)，將儲(chǔ)存的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能并釋放出來(lái)。已有專(zhuān)利提出將太陽(yáng)能光熱發(fā)電與熱化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)結(jié)合解決太陽(yáng)能的波動(dòng)性問(wèn)題。專(zhuān)利cn209943012u提出的基于熱化學(xué)儲(chǔ)能的太陽(yáng)能光熱發(fā)電系統(tǒng)，熱化學(xué)儲(chǔ)能基于一種可逆的熱化學(xué)反應(yīng)，并將co2作為換熱介質(zhì)、發(fā)電工質(zhì)和儲(chǔ)能反應(yīng)工質(zhì)，實(shí)現(xiàn)熱化學(xué)儲(chǔ)能和太陽(yáng)能光熱發(fā)電的有機(jī)結(jié)合。專(zhuān)利cn111551060a提出的熱化學(xué)儲(chǔ)能反應(yīng)器和熱化學(xué)儲(chǔ)能方法，是將caco3作為儲(chǔ)能介質(zhì)，該反應(yīng)器與熱化學(xué)儲(chǔ)能的聯(lián)合可實(shí)現(xiàn)均勻布?xì)?。?zhuān)利cn219934746u提出的ca(oh)2熱化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，該儲(chǔ)能釋能模塊包括分解反應(yīng)器、第一氣固分離器、合成反應(yīng)器和第二氣固分離器，該系統(tǒng)發(fā)電可使發(fā)電不因熱源的影響而持續(xù)高效的進(jìn)行。上述專(zhuān)利中鈣基儲(chǔ)能材料caco3或ca(oh)2均需在流動(dòng)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)吸熱或放熱，方可支撐光熱發(fā)電結(jié)合熱化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的實(shí)施，但流動(dòng)換熱的過(guò)程中需要?dú)怏w做介質(zhì)，而空氣介質(zhì)會(huì)帶來(lái)鈣基材料活性衰減問(wèn)題，而co2介質(zhì)又涉及壓縮存儲(chǔ)等運(yùn)行成本問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本發(fā)明公開(kāi)一種微波鈣基儲(chǔ)能用于太陽(yáng)能光熱發(fā)電靈活調(diào)峰的系統(tǒng)，它是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

2、一種微波鈣基儲(chǔ)能用于太陽(yáng)能光熱發(fā)電靈活調(diào)峰的系統(tǒng)，包括光能收集器、一號(hào)間壁式換熱器、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)，所述光能收集器內(nèi)設(shè)置有一號(hào)間壁式換熱器，所述光能收集器用于將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能，所述光能收集器產(chǎn)生的熱能將流經(jīng)一號(hào)間壁式換熱器的管道內(nèi)的水轉(zhuǎn)化為高溫高壓蒸汽，所述高溫高壓蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)做功，所述汽輪機(jī)做功產(chǎn)生的低品位蒸汽循環(huán)至一號(hào)間壁式換熱器的管道內(nèi)，所述汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)做功發(fā)電并入電網(wǎng)，還包括脫水反應(yīng)器、水合反應(yīng)器、儲(chǔ)水罐，所述脫水反應(yīng)器利用發(fā)電機(jī)生產(chǎn)的電能驅(qū)動(dòng)微波裝置產(chǎn)生微波進(jìn)行脫水。

3、在太陽(yáng)能光熱發(fā)電產(chǎn)能過(guò)剩時(shí)，所述脫水反應(yīng)器利用由過(guò)剩電能經(jīng)微波裝置產(chǎn)生的微波使其內(nèi)鈣基材料ca(oh)2進(jìn)行脫水反應(yīng)生成cao以實(shí)現(xiàn)電能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化，所述脫水反應(yīng)器產(chǎn)生的高溫水儲(chǔ)入儲(chǔ)水罐以備水合反應(yīng)器使用。

4、在太陽(yáng)能光熱發(fā)電產(chǎn)能不足時(shí)，所述水合反應(yīng)器利用儲(chǔ)水罐中的水與其內(nèi)由脫水反應(yīng)器轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的鈣基材料cao進(jìn)行水合反應(yīng)生成ca(oh)2以實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向熱能的轉(zhuǎn)化，所述水合反應(yīng)器產(chǎn)生的熱能輔助光能收集器將汽輪機(jī)做功產(chǎn)生的低品位蒸汽轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)做功的高溫高壓蒸汽。

5、進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)水罐和水合反應(yīng)器內(nèi)分別設(shè)置有三號(hào)間壁式換熱器和二號(hào)間壁式換熱器，所述汽輪機(jī)因做功而產(chǎn)生的低品位蒸汽經(jīng)冷凝器轉(zhuǎn)化為進(jìn)入三號(hào)間壁式換熱器的管道的低溫水，所述儲(chǔ)水罐內(nèi)來(lái)自脫水反應(yīng)器的高溫水對(duì)流經(jīng)三號(hào)間壁式換熱器的低溫水換熱提溫并形成中溫水，在太陽(yáng)能光熱發(fā)電產(chǎn)能過(guò)剩時(shí)，來(lái)自所述三號(hào)間壁式換熱器的中溫水全部循環(huán)至一號(hào)間壁式換熱器，在太陽(yáng)能光熱發(fā)電產(chǎn)能不足時(shí)，來(lái)自所述三號(hào)間壁式換熱器的中溫水分為兩路，一路所述中溫水循環(huán)至一號(hào)間壁式換熱器，另一路所述中溫水循環(huán)至二號(hào)間壁式換熱器，進(jìn)入所述二號(hào)間壁式換熱器的中溫水被水合反應(yīng)器中產(chǎn)生的熱量加熱轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)做功的高溫高壓蒸汽。

6、三號(hào)間壁式換熱器通過(guò)對(duì)來(lái)自冷凝器的低溫水換熱提溫而將來(lái)自冷凝器的低溫水轉(zhuǎn)化成中溫水，可以有效提高一號(hào)間壁式換熱器和二號(hào)間壁式換熱器的換熱效率，進(jìn)而降低換熱能耗。

7、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

8、本發(fā)明具有以下有益效果：

9、1、本發(fā)明在鈣基材料循環(huán)過(guò)程中通過(guò)借助微波強(qiáng)化作用不僅可以對(duì)太陽(yáng)能光熱發(fā)電進(jìn)行靈活調(diào)峰，還可用于電網(wǎng)系統(tǒng)的峰谷調(diào)峰，適用范圍較廣。

10、2、本發(fā)明在太陽(yáng)能光熱發(fā)電產(chǎn)能過(guò)剩時(shí)會(huì)通過(guò)微波強(qiáng)化作用將過(guò)剩的電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能以cao形式集中儲(chǔ)存，而在太陽(yáng)能光熱發(fā)電低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，再將儲(chǔ)存在cao中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)而發(fā)電，有效解決太陽(yáng)能光熱發(fā)電的波動(dòng)性問(wèn)題，提高其穩(wěn)定性和可靠性，有效保證發(fā)電量。

11、3、本發(fā)明中的鈣基材料ca(oh)2不是利用含有co2的空氣作為介質(zhì)進(jìn)行流動(dòng)換熱實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)釋能，而是通過(guò)由電能產(chǎn)生的微波強(qiáng)化作用實(shí)現(xiàn)的靜態(tài)儲(chǔ)釋能，避免水合反應(yīng)中的產(chǎn)熱量因流動(dòng)空氣中的co2參與cao的水合反應(yīng)形成caco3而降低，進(jìn)而避免空氣作為介質(zhì)參與鈣基材料ca(oh)2的儲(chǔ)釋能所帶來(lái)的鈣基材料ca(oh)2活性衰減，同時(shí)，避免co2作為介質(zhì)參與鈣基材料ca(oh)2的儲(chǔ)釋能所涉及的壓縮存儲(chǔ)等問(wèn)題，有效降低運(yùn)行成本。

技術(shù)特征：

1.一種微波鈣基儲(chǔ)能用于太陽(yáng)能光熱發(fā)電靈活調(diào)峰的系統(tǒng)，包括光能收集器(1)、一號(hào)間壁式換熱器(2)、汽輪機(jī)(3)、發(fā)電機(jī)(4)，所述光能收集器(1)內(nèi)設(shè)置有一號(hào)間壁式換熱器(2)，所述光能收集器(1)用于將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能，所述光能收集器(1)產(chǎn)生的熱能將流經(jīng)一號(hào)間壁式換熱器(2)的管道內(nèi)的水轉(zhuǎn)化為高溫高壓蒸汽，所述高溫高壓蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)(3)做功，所述汽輪機(jī)(3)做功產(chǎn)生的低品位蒸汽循環(huán)至一號(hào)間壁式換熱器(2)的管道內(nèi)，所述汽輪機(jī)(3)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)(4)做功發(fā)電并入電網(wǎng)，其特征在于，還包括脫水反應(yīng)器(5)、水合反應(yīng)器(6)、儲(chǔ)水罐(8)，所述脫水反應(yīng)器(5)利用發(fā)電機(jī)(4)生產(chǎn)的電能驅(qū)動(dòng)微波裝置產(chǎn)生微波進(jìn)行脫水；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波鈣基儲(chǔ)能用于太陽(yáng)能光熱發(fā)電靈活調(diào)峰的系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)水罐(8)和水合反應(yīng)器(6)內(nèi)分別設(shè)置有三號(hào)間壁式換熱器(9)和二號(hào)間壁式換熱器(7)，所述汽輪機(jī)(3)因做功而產(chǎn)生的低品位蒸汽經(jīng)冷凝器(10)轉(zhuǎn)化為進(jìn)入三號(hào)間壁式換熱器(9)管道的低溫水，所述儲(chǔ)水罐(8)內(nèi)來(lái)自脫水反應(yīng)器(5)的高溫水對(duì)流經(jīng)三號(hào)間壁式換熱器(9)的低溫水進(jìn)行換熱提溫并形成中溫水，在太陽(yáng)能光熱發(fā)電產(chǎn)能過(guò)剩時(shí)，來(lái)自所述三號(hào)間壁式換熱器(9)的中溫水全部循環(huán)至一號(hào)間壁式換熱器(2)，在太陽(yáng)能光熱發(fā)電產(chǎn)能不足時(shí)，來(lái)自所述三號(hào)間壁式換熱器(9)的中溫水分為兩路，一路所述中溫水循環(huán)至一號(hào)間壁式換熱器(2)，另一路所述中溫水循環(huán)至二號(hào)間壁式換熱器(7)，進(jìn)入所述二號(hào)間壁式換熱器(7)的中溫水被水合反應(yīng)器(6)中產(chǎn)生的熱量加熱轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)(3)做功的高溫高壓蒸汽。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于光熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微波鈣基儲(chǔ)能用于太陽(yáng)能光熱發(fā)電靈活調(diào)峰的系統(tǒng)，包括光能收集器、一號(hào)間壁式換熱器、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)，所述光能收集器內(nèi)設(shè)置有一號(hào)間壁式換熱器，所述光能收集器用于將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能，所述光能收集器產(chǎn)生的熱能將流經(jīng)一號(hào)間壁式換熱器的管道內(nèi)的水轉(zhuǎn)化為高溫高壓蒸汽。本發(fā)明在太陽(yáng)能光熱發(fā)電產(chǎn)能過(guò)剩時(shí)會(huì)通過(guò)微波將過(guò)剩的電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能以CaO形式集中儲(chǔ)存，而在太陽(yáng)能光熱發(fā)電低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，再將儲(chǔ)存在CaO中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)而發(fā)電，有效解決太陽(yáng)能光熱發(fā)電的波動(dòng)性問(wèn)題，提高其穩(wěn)定性和可靠性，有效保證發(fā)電量。

技術(shù)研發(fā)人員：張圓圓,張松,王飛,王菁,宋棒棒,楊鳳玲,張培華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山西大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9