[发明专利]用于电能削峰填谷的蓄热式液态金属磁流体发电装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电能削峰填谷装置和方法，尤其涉及一种用于电能削峰填谷的蓄热式液态金属磁流体发电装置和方法，其属于节能减排领域。

背景技术

电力系统的需求侧由三类消费者构成，分别为工业、家庭和商用，家庭和商业用电需求占总用电量的绝大部分，每天的用电量存在明显的早高峰和晚高峰以及夜间低谷，但发电厂每时段发出的电是相对固定的，若能充分利用发电厂夜间多余的发电量来补充白天发电量的不足，就能实现发电量削峰填谷的目的，减少了能源的浪费。

热能存储是通过加热的方式来增加储能媒质的内能来实现的，按照存储热能的形式分为显热、潜热和热化学储能，储能温度可达1000K左右，很多金属的熔点都是几百K，因此利用储能媒质的热量来使金属保持液态在技术上是可行的。

磁流体发电机主要有两种形式，高温等离子气体磁流体发电机和液态金属磁流体发电机(Liquid metal MHD简称LMMHD)，前者是以石油、煤、天然气等为热源，以高温电离的导电气体为工质来发电的，虽然它和蒸汽联合循环的发电效率可达50％～60％，但其对热源温度要求很高，通常在3000K左右。

液态金属相比高温气体，具有导电率高，比热大，热源温度要求不高等优点，由于液态金属粘滞性较大，故在液态金属中掺进易挥发的流体(如甲苯、乙烷、水蒸气等)。这些液体一旦加入液态金属中，立刻沸腾成气泡，膨胀的气泡像多级活塞泵一样推动液态金属快速流过发电通道。液态金属磁流体发电系统有着以下优点:(1)由于气体膨胀时仍可以被液态金属加热，近似于等温膨胀，加上气体和液态金属的直接接触传热，在同一热源温度下，它的效率是相当高的；(2)磁流体发电通道无需经过机械转换环节，直接将热能转换为电能，不仅可以使设计更加简单，减少了系统的成本，而且能量利用率更高；(3)可选择的热源范围很大，既可以是普通的煤、石油、天然气、也可以是核能，还可以利用做功能力较差的热源，比如太阳能、工业废热；(4)可以作为联合循环中的一级，既可以是顶级，也可以是低级，增加了应用的范围,同时联合循环可以提高系统的效率。

从短期看，电力输出的日常变化在一定程度上可以通过现有传统发电厂来补偿，但是这样会产生额外的成本，产生这些成本的因素包括频繁循环的低效率欠载运行及快速负荷增加，这会对发电设备造成损坏，从而需要耗费更多的维护成本等，在这些情况下，夜间使用储能装置将多余的电量储存、白天再把这些能量释放出来重新转换为电量的做法是值得考虑的。从环境的角度来看，延迟用电可以在非峰荷时段将低碳排放热源的发电量转移到峰荷时段使用，从而减少对高碳能源的消耗，有利于碳减排。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出用于电能削峰填谷的蓄热式液态金属磁流体发电装置及方法，实现对电能削峰填谷的作用。

技术方案：一种用于电能削峰填谷的蓄热式液态金属磁流体发电装置，包括蓄放热系统、液态金属磁流体发电系统和热水系统；

所述蓄放热系统包括发电厂、第一泵、加热器和电蓄热器；电蓄热器导热油出口与第一泵导热油入口连接，第一泵导热油出口与加热器导热油入口a连接，加热器导热油出口b与电蓄热器导热油入口连接；所述发电厂夜间供电给电蓄热器，白天电蓄热器通过导热油供热给加热器；

所述液态金属磁流体发电系统包括磁流体泵、温控器、混合器、电加热器、发电通道、第二泵和分离器；所述加热器液态金属出口d与磁流体泵液态金属入口连接，磁流体泵液态金属出口与混合器液态金属入口e连接，混合器混合流体出口与发电通道混合流体入口连接，发电通道混合流体出口与分离器混合流体入口连接，分离器液态金属出口g与加热器液态金属入口c连接；

所述热水系统包括冷凝器、冷水输入管道和热水输出管道；所述分离器低沸点工质蒸气出口h与冷凝器低沸点工质蒸气入口i连接，冷凝器低沸点工质出口j与泵低沸点工质入口连接，泵低沸点工质出口与混合器低沸点工质入口f连接，所述冷水输入管道和冷凝器入口k连接，冷凝器出口l与热水输出管道连接；温控器用于实时监测混合器中液态金属温度，当混合器中液态金属温度低于其熔点时，电加热器自动开启，保证混合器中液态金属温度高于其熔点而不发生凝固。

一种用于电能削峰填谷的蓄热式液态金属磁流体发电方法，包括如下步骤：

步骤1，发电厂夜间供电给电蓄热器，电蓄热器的储能媒质温度升高，将电能转化为热能，电蓄热器处于蓄能阶段；