[发明专利]钠氯化物储热蓄电发电装置

摘要

钠氯化物储热蓄电发电装置主要选择钠氯化物电池与太阳能、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。全新设计的钠氯化物单电池构造新颖，零部件少、工艺简单、特别适合规模化批量生产，为降低制造成本提供有利条件。由若干个钠氯化物单电池组成电池堆后具有功率密度高、安全可靠、皮实耐用、成本低廉等特点。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、稳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。

主权项

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，包括由水泥或砖混材料、固体颗粒和耐火材料构成的保温层、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、储热介质进出口、陶瓷内盖板、外盖板、储热介质传输管线；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；钠氯化物单体电池周边或底部布置换热管道；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和储热介质进出口，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；8)所述储热介质包括固体储热介质、或熔盐储热介质，或两者的混合物；熔盐储热介质为三元低结晶点熔盐；固体储热介质包括玻璃微珠、碳化硅颗粒、陶瓷颗粒、石英流沙颗粒；或粉态固体颗粒包括水泥熟料、粉煤灰，或经球磨制作的花岗岩、玄武岩、火成岩、石英岩粉粒；或为提高固体储热介质导热系数在其中添加的金属粉末如铝粉、铜粉、铁粉；或由金属冶炼产生的废渣如铝废渣、铜废渣、铁矿渣、钢渣；或由废弃的金属切削渣制作的颗粒料；或回收的具有较高导热系数的金属粉尘；经充分混合成为兼具比热容和导热系数良好的固体储热介质；9)所述电力存储和电力输入输出系统包括整流器、逆变器；温度自动控制和电力自动控制系统；其主要特征在于：1)聚光太阳能装置出口连接动力工质蒸发器端进口，出口连接一体化换热 蒸发储热罐或储热池的换热装置进口，换热装置出口连接压力泵进口，其出口连接传热工质储罐然后至聚光太阳能装置进口；或同时在一体化换热蒸发储热罐或储热池内设置电力加热器，确保无光照时热环境稳定；或不设置聚光太阳能装置热力循环系统，由风力、光伏或电网提供电力直接加热电力加热器为一体化换热蒸发储热罐或储热池储热介质提供热源；2)钠氯化物电池堆经串联或并联后其正负极端口分别连接逆变器，逆变器连接电网；或将钠氯化物电池堆正负极端口连接直流永磁电动机，并驱动交流发电机直接并网发电；或并联设置逆变器和直流永磁电动机，可任意选择其中一种技术向电网送电；电网超负荷过载富裕电力，或被风电、光伏放弃的垃圾电力经整流器连接电力控制装置至钠氯化物蓄电池堆储能蓄电；3)在一体化换热蒸发储热罐或储热池内或外设置动力工质蒸发器，动力工质蒸发器一端为传热工质进出口，另一端为动力工质进出口；动力工质蒸发器动力工质端出口分别顺序连接动力发电机组的涡轮透平或螺杆动力机、冷凝器、动力工质储罐或冷凝液储罐、或压力泵、或换热器、或涡扇压缩机，经压力泵或换热器送出的动力工质输入到一体化换热蒸发储热罐或储热池的蒸发器动力工质端进口，完成动力工质膨胀做功循环和驱动发电机发电；4)钠氯化物电池堆由数量不等的钠氯化物单体电池组成，钠氯化物电池堆设置储热或传热介质进出口，储热或传热介质进口经控制阀连接一体化换热蒸发储热罐或储热池储热或传热介质出口，储热或传热介质出口连接压力或熔盐泵进口，压力或熔盐泵出口连接一体化换热蒸发储热罐或储热池储热或传热介质进口；钠氯化物单体电池浸没在钠氯化物电池堆储热介质内；钠氯化物储热蓄电发电装置可根据容量设计由若干个钠氯化物电池堆串联或并联形成兆瓦甚至数十兆瓦蓄电发电能力。