[发明专利]一种零排放发电系统

说明书

本发明公开了一种零排放发电系统，通过设置电解部接收电能提供部输入的不稳定电能和/或低品质电能，对水进行电解形成氢气和氧气，并分别输出至加压部进行加压；加压后的高压氢气和高压氧气分别输入纯氧燃烧器进行燃烧并得到高温高压水蒸气，高温高压水蒸气输出至蒸汽轮机发电机组进行发电，做功后的水蒸气则是进入冷凝单元冷凝为液态水并输送回电解部处进行电解。通过设置纯氧燃烧器以及蒸汽轮机发电机组，可实现大功率发电，将不稳定低品质的电能转换成高品质电能；同时，燃烧形成高温高压水蒸气的形式相比于燃料电池的化学反应对氢气纯度的要求较低，更易实现；并且，氢气与氧气燃烧和实现完全反应，燃烧后不会有氢气残留。

技术领域

本发明属于发电技术领域，尤其涉及一种零排放发电系统。

背景技术

新能源光伏、风电等发电方式常常存在不稳定，在光资源或风资源较好时往往会形成弃光、弃风以满足发电容量或电网调度的需求，造成实质的电量浪费；而在光资源或风资源较差时，则形成的电能不稳定或品质较低，难以满足电网需求。

公开号为CN114395775A，名称为“一种闭式清洁能源制氢储能系统”的发明专利中，公开了一种闭式清洁能源制氢储能系统，包括清洁能源发电模块、电解池模块和燃料电池模块；清洁能源发电模块连接电解池模块，用于将清洁能源转化为电能以供电解池模块利用；电解池模块包括电解池本体；燃料电池模块包括燃料电池本体，用于将化学能转化为电能以供外接负载利用；电解池本体与燃料电池本体连接形成循环回路，使得电解池本体能够为燃料电池本体的反应提供氢气和氧气，并且燃料电池本体反应生成的水能够回流至电解池本体供其电解；工作时，只需向系统中输入清洁能源且无需额外的补给和排放。该系统形成物质的闭式循环，实现零排放；同时克服清洁能源发电波动性较大的弊端，提升供电的稳定性。

该专利公开了一种利用不稳定电能和/或低品质电能电解水形成氢气和氧气并输出至燃料电池进行发电储能的方案。但该方案中存在以下问题：

一、燃料电池的单机功率小，现有燃料电池方案仅仅只能做到200KW至300KW的功率，因此适用场景少；而如果通过堆叠的方式增加系统整体功率，每一燃料电池均需要配套对应的结构和控制，会导致系统结构复杂，成本飙升；

二、燃料电池进行发电反应所需的氢气纯度高，因此，对电解水装置的氢氧分离要求高，难以实现；

三、现有燃料电池进行发电反应时，由于其是化学反应，会存在反应不完全的现象，导致有部分氢气排出，易造成安全隐患。

发明内容

为解决上述弊端，本发明提供了一种零排放发电系统，包括：

电能提供部，用于输出不稳定电能和/或低品质电能；

电解部，与所述电能提供部电连接，用于接收所述不稳定电能和/或低品质电能并电解水分别输出氢气和氧气；

加压部，与所述电解部的输出端相连通，用于分别对所述氢气和所述氧气加压并分别输出高压氢气和高压氧气；

纯氧燃烧器，与所述加压部的输出端相连通，用于分别接收所述加压氢气和所述加压氧气进行燃烧并输出高温高压水蒸气；

蒸汽轮机发电机组，所述蒸汽轮机发电机组的蒸汽输入端与所述纯氧燃烧器的高温高压水蒸气输出端相连通，用于接收所述高温高压水蒸气并进行发电；

冷凝单元，所述冷凝单元的输入端与所述蒸汽轮机发电机组的排汽端相连通，且所述冷凝单元的输出端通过第一冷凝管路连通至所述电解部，用于冷凝排汽形成冷凝水并闭环输送回所述电解部。

本发明的零排放发电系统，所述冷凝单元的输出端通过高压冷凝管路连通至所述纯氧燃烧器，用于输出高压冷凝水对所述纯氧燃烧器进行冷却降温，以及，混合至所述纯氧燃烧器内燃烧形成的水蒸气内进行减温以得到所述高温高压水蒸气。

本发明的零排放发电系统，所述加压部为氢气加压管路和氧气加压管路；