[发明专利]使用热能/化学电位的大容量电力存储系统

说明书

技术领域

本发明涉及使用热能和化学电位的大容量电力存储系统，更具体地，涉及使用盐水的大容量电力存储系统，所述大容量电力存储系统能够在低负荷期间使用过剩电力将盐水分离为高浓缩盐水和淡水以对其进行存储，并且在峰值负荷期间利用在高浓缩盐水与淡水之间的浓度上的差别产生电力(在所述峰值负荷期间存在迅速增长的功率消耗)，以及使用废热升高盐水和淡水的温度以在常规设备中提高化学电位。

背景技术

在集中式发电(例如热力发电或核发电)中，存在一个缺点，即，为了满足峰值功率需求，通常应提前准备大规模的备用电力，即使设备的运转率会降低。

此外，使用风力发电、太阳能光伏发电等的新的可再生能源不适合于可靠地供电，这是因为电量根据气候的波动变化非常大。

因此，对于集中式发电，本着为峰值功率需求做准备的目的并且为了在使用新的可再生能源的发电中解决由环境因素引起的不稳定的电力供应的问题，需要一种大容量电力存储系统。

如当前使用的大容量电力存储系统，有电池(铅蓄电池、网络附属存储(NaS)、锂离子电池、金属空气电池、氧化还原液流电池等)、扬水式发电、压缩空气能量存储(CAES)、超大容量、飞轮和超导磁能量存储(SMES)等。

上文描述的大容量电力存储系统除扬水式发电和CAES之外，其它均需要高的初期投资成本并且在存储容量上具有限制(小于1GW)，由此很难用作GW级别的大容量电力存储系统。

此外，具有低的初期投资成本的扬水式发电引起一个问题，即，因为选址上的限制以及干扰生态系统的风险，其自身建设是难做的(韩国专利登记No.10-102056)。

此外，CAES在使用上存在限制，这是因为需要寻找足够坚实的地面来存储压缩空气(韩国专利公开公布No.10-2011-7026187)。

发明内容

技术问题

考虑上文提到的问题，本发明的目的是提供一种大容量电力存储系统，通过同时利用发电站的废热、柴油发电机的废气或其它加热媒质来存储热能以使化学电位存储系统的效率最大化，所述大容量电力存储系统能够在集中式发电和使用新的可再生能源的发电中解决不稳定的功率需求和供应，这不像本领域中的在室温下使用盐水的传统大容量电力存储系统。

技术方案

为了实现上述目的，提供了使用盐水的超大容量电力存储系统，包括：浓缩设备，所述浓缩设备被配置为对盐水进行浓缩并且将盐水分离为浓缩盐水和淡水以供应所述浓缩盐水和所述淡水；浓缩盐水存储设备和淡水存储设备，所述浓缩盐水存储设备和淡水存储设备被配置为，分别存储由浓缩设备供应的浓缩盐水和淡水；盐度差发电设备，所述盐度差发电设备连接到浓缩盐水存储设备和淡水存储设备，以使用在浓缩盐水与淡水之间的浓度上的差别产生电力；以及盐水存储设备，所述盐水存储设备被配置为存储经过盐度差发电设备的盐水，并且将盐水供应给浓缩设备，其中浓缩盐水、盐水以及淡水中的至少一个由热交换线路加热。

供应给浓缩设备的盐水可由盐水存储设备或盐水供应源来供应。

供应给盐度差发电设备的淡水可由淡水存储设备或淡水供应源来供应。

发电设备可包括一个或多个发电基元，并且所述发电基元可包括：阳极路径，电极溶液经过所述阳极路径流动；阴极路径，电极溶液经过所述阴极路径流动，所述阴极路径被布置为面向所述阳极路径，与所述阳极路径间隔开；以及淡水路径和盐水路径，所述淡水经过所述淡水路径流动，所述盐水经过所述盐水路径流动，所述淡水路径和所述盐水路径在阳极路径与阴极路径之间从阳极路径交替放置，所述阴极路径邻接所述盐水路径，其中阳极路径和阴极路径可形成闭合回路从而使电极清洁溶液在其中循环，当淡水路径和盐水路径基于从阳极路径到阴极路径的方向以这种顺序放置时，阳离子交换膜可置于阳极路径与淡水路径之间，以及阴极路径与盐水路径之间，阴离子交换膜可置于淡水路径与盐水路径之间，并且当盐水路径和淡水路径基于从阳极路径到阴极路径的方向以这种顺序放置时，阳离子交换膜可置于盐水路径与淡水路径之间，并且电极溶液的阳离子和盐水的阳离子可彼此相同。

阳极路径和阴极路径可在其中包括电极活性材料。

有益效果

根据本发明，通过电力存储和发电能够形成闭合环路，盐水作为能量存储媒质在所述闭合环路中循环，所述电力存储是通过分离盐水实现的，并且所述发电是通过将分离的浓缩盐水和淡水相混合实现的。此外，当引入的盐水和淡水的温度通过与发电站的废热进行热交换而升高时，包含在水溶液中的离子的活性会增强，由此，热存储的效果变成化学电位的增大。