[发明专利]一种煤气化固体氧化物燃料电池混合储能发电系统

说明书

一种煤气化固体氧化物燃料电池混合储能发电系统，属于储能发电技术领域。本发明包括煤气化子系统、储气子系统、储热子系统、固体氧化物燃料电池发电子系统、燃气轮机发电子系统。在储能阶段，利用电网负荷低谷电能或间歇性可再生能源所发电能来完成煤制气过程，并将空气和合成气压缩后储存在压缩空气储罐和合成气储罐中；在释能阶段，释放压缩空气储罐中的压缩空气和合成气储罐中的压缩合成气，供给固体氧化物燃料电池发电子系统和燃气轮机发电子系统。所述储热子系统可以对不同品味热能进行梯级储存、梯级利用。本发明可以采用不同的运行模式灵活运行，是一新型的储能发电系统，可对煤进行洁净利用，具有燃料利用率高、污染排放低等特点。

技术领域

本发明涉及一种煤气化固体氧化物燃料电池混合储能发电系统，属于储能发电技术领域。

背景技术

在诸多化石燃料中，我国煤炭的储量最多、分布最广。煤气化技术是提高煤炭利用率、减小煤炭燃烧污染排放的关键技术。

固体氧化物燃料电池能够经电化学反应途径将燃料的化学能高效环保地转化为电能。且固体氧化物燃料电池不受卡诺循环效率的限制，能量转换效率较传统燃煤发电高，实际能量转换效率可达50％-70％。

当前电力消耗量持续增长，可再生能源电力在电力供应中所占份额逐渐增大，但是可再生能源发电的间歇性、不稳定性，以及电网峰谷差的不断增大，导致对电网的安全运行的要求不断增大，储能技术是解决上述问题的有效途径。

中国专利CN108386344A公布了一种压缩空气储能和燃料电池耦合的发电储能系统，利用了固体氧化物燃料电池和压缩空气储能在功能上的互补性，提出了一种原型系统。但是一般燃料电池以富氢气体为燃料，如天然气或煤气等，由于我国能源资源“富煤少气”的原因，若大规模推广以天然气作为燃料的能源系统，不符合我国以煤为主要能源的国情。

中国专利CN109356813A公布了一种利用地下矿洞的压缩空气储能与煤气化联合系统，该系统需要利用大型矿洞作为储气室，并且其煤气化过程也是在地下矿洞内完成的，因此由于地质条件限制，该系统无法大规模推广应用。

综上所述，对于新型储能发电系统，在考虑其发电效率的同时，更应该全面关注该系统是否受地形条件限制，燃料来源是否充足以及系统运行方式是否灵活等问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足和缺陷，提出一种煤气化固体氧化物燃料电池混合储能发电系统，将储能、固体氧化物燃料电池、煤气化技术有机结合，不仅为固体氧化物燃料电池解决了燃料来源问题，提高了系统的发电效率，而且所述煤气化固体氧化物燃料电池储能发电系统可以采用不同的运行模式，极大地提高了系统的灵活性。

本发明的技术方案如下：

一种煤气化固体氧化物燃料电池混合储能发电系统，其特征在于：包括煤气化子系统、储气子系统、储热子系统、固体氧化物燃料电池发电子系统及燃气轮机发电子系统。

所述煤气化子系统包括气化炉、合成气-水换热器、合成气-空气换热器、除尘装置、脱汞装置、脱硫装置和引射器。

所述储气子系统包括压缩空气单元及压缩合成气单元，所述压缩空气单元包括空气压气机、级间换热器、压缩空气-冷却剂换热器、压缩空气储罐；所述压缩合成气单元包括合成气压气机、合成气-冷却剂换热器和合成气储罐。

所述储热子系统为分温区级联储热装置，包括高温储热装置和中低温储热装置。

所述固体氧化物燃料电池子系统包括固体氧化物燃料电池、整流装置及相应的旁路管道。

所述燃气轮机子系统包括燃烧室、燃气透平及发电机。