[发明专利]钠氯化物储热蓄电发电装置

说明书

技术领域

本发明选择高温钠氯化物化学蓄电技术与太阳能、风能等可再生能源相结合寻求建立适合工频电网的经济型、规模化、大功率蓄电储能装置。采用聚光太阳能(CSP)聚热、或利用光伏、风电为高温钠氯化物蓄电池建立所需高温工况环境，既可以保证高温钠氯化物蓄电池正常工作，同时也可以充分利用蓄电池充放电产生的化学热与储热互补发电。该装置既可以配置给聚光太阳能、风力或光伏发电站，也可以作为电网削峰填谷、调压调频的主要蓄电调节装置。该发明属高温化学蓄电技术领域。

背景技术

大量可再生能源的使用和智能电网的建立，迫切需要建立大功率、规模化、低成本的储能设备为其配套，目前可选择的蓄电池主要有铅酸电池、锂电池、液流电池、钠硫电池，其中钠硫电池使用量最大，但是钠硫电池和同类的钠镍电池以及液体金属电池一样都属于高温电池，虽然优点突出，蓄电密度高，成本相对较低，但其明显的缺点是结构复杂、工艺性差、零部件多、制造成本高，需要高温工况环境，甚至存在安全隐患，因此抵消了自身在蓄电方面的技术优势。发明人在专利201410653755.1中对利用太阳能聚光装置提供热源和利用高温化学蓄电池充放电产生的化学热实现互补发电的技术路线做了阐释，但是没有公布高温化学蓄电池具体的电池构造，因此还无法证明其经济性和可行性。目前熔盐热电池的结构设计大致有两种，一是传统的圆柱形、高度300毫米左右的钠硫和钠镍单体电池，如最早的南非Zebra钠氯化镍电池，以及瑞士FIAMM SoNick公司、美国GE、德国AEG和日本NGK的产品；另一种是采用平面结构设计的单体电池，这种结构最早见诸于美国太平洋西北国家实验室(PNNL)公开的实验报告和论文，类似的如改进后的中国专利201210285477.X，但是这些结构均无法满足储热和蓄电相结合并实施热力发电的设计要求，因此，根据电力规模化储能和大幅降低制造成本的经济性目标，创新单体电池结构和建立具有储热功能的钠氯化物高温电池堆势在必行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为创新钠氯化物储热蓄电发电装置提出全新的构造和方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

钠氯化物储热蓄电发电装置包括钠氯化物电池堆、热力循环系统、电力存储和电力输入输出系统，热力发电循环系统，其中：

1)所述钠氯化物电池堆是圆体、或正方体、或长方体结构，包括由金属、或陶瓷、或玻璃、或水泥及砖混材料构成的堆壁，由固体颗粒和耐火材料构成的保温层，以及由金属或陶瓷材料构成的耐腐蚀耐高温内壁；钠氯化物 单体电池及固定支架、电池正负极输出接口、储热介质或传热介质进出口、陶瓷内盖板、外盖板、储热介质或传热介质传输管线；钠氯化物单体电池周边或底部布置换热管道；

2)所述钠氯化物单体电池直接置入钠氯化物电池堆池体内；钠氯化物电池堆池体内灌注低结晶点熔盐或固体储热介质；

3)所述热力循环系统包括以聚光太阳能装置、传热工质、换热装置、传热工质储罐、电力加热器、压力泵、传输管线、一体化换热蒸发储热罐或储热池、储热介质、蒸发器、钠氯化物蓄电池堆；或以电力加热器为核心的电力热循环系统，包括一体化换热蒸发储热罐或储热池、传输管线、电力加热器、钠氯化物蓄电池堆；或配置天燃气、沼气、烷烃类气体燃气热力循环系统；

4)所述一体化换热蒸发储热罐或储热池内设置传热介质、储热介质进出口，以及太阳能传热工质及换热装置；或电力加热器；或在罐内，或在罐外设置的动力工质蒸发器；

5)所述热力发电系统包括传热工质、一体化换热蒸发储热罐或储热池、蒸发器、涡轮透平、或螺杆动力机、冷凝器、压力泵、动力工质及储罐、或冷凝剂储罐有机组成的蒸汽朗肯循环、或有机朗肯循环、或卡琳娜循环的动力发电机组；或由涡扇压缩机、换热器、涡轮透平、发电机组成的布雷顿循环动力发电机组；或配以直流永磁电动机直接驱动的交流发电机组；

6)所述动力工质为水蒸气、二氧化碳气、一氧化氮气、有机工质、氨及氨与水的混合液；

7)所述传热工质为空气、或氮气、或二氧化碳气，或惰性气体氦、氖、氩、氪、氙的其中一种，或水蒸汽、或乙二醇、或丙二醇、或导热油、或熔盐包括三元硝酸类、氯化钠类低结晶点熔盐、或硫及硫的改性物；