一种微波钙基储能用于太阳能光热发电灵活调峰的系统

本发明属于光热发电，尤其涉及一种微波钙基储能用于太阳能光热发电灵活调峰的系统。

背景技术：

1、太阳能是一种可再生能源，其利用前景广阔。但太阳能具有间歇性、不稳定性，单体使用太阳能发电易受天气、气候等诸多因素影响，从而影响发电效率甚至整个发电系统。太阳能光热发电技术通过与热能存储系统结合，可实现连续、持续性发电，输出稳定，被认为是最具潜力的太阳能开发利用技术。钙基材料是一种良好的热化学储能材料，具有高丰度、低成本、高储能密度及长储能时间等优点，可通过脱水反应吸收热量和通过水合反应放出热量来实现能量的存储和释放。钙基材料的应用可有效解决太阳能光热发电的波动性问题，提高其稳定性和可靠性，增加日常工作时间并最大限度地提高发电量。

2、热化学储能主要是基于一种可逆的热化学反应，通过化学键的断裂重组实现能量的储存和释放，在储能反应中，储能材料吸收热量分解成两种物质单独储存，当需要供能时，两种物质充分接触发生反应，将储存的化学能转变成热能并释放出来。已有专利提出将太阳能光热发电与热化学储能技术结合解决太阳能的波动性问题。专利cn209943012u提出的基于热化学储能的太阳能光热发电系统，热化学储能基于一种可逆的热化学反应，并将co2作为换热介质、发电工质和储能反应工质，实现热化学储能和太阳能光热发电的有机结合。专利cn111551060a提出的热化学储能反应器和热化学储能方法，是将caco3作为储能介质，该反应器与热化学储能的联合可实现均匀布气。专利cn219934746u提出的ca(oh)2热化学储能系统，该储能释能模块包括分解反应器、第一气固分离器、合成反应器和第二气固分离器，该系统发电可使发电不因热源的影响而持续高效的进行。上述专利中钙基储能材料caco3或ca(oh)2均需在流动状态下实现吸热或放热，方可支撑光热发电结合热化学储能技术的实施，但流动换热的过程中需要气体做介质，而空气介质会带来钙基材料活性衰减问题，而co2介质又涉及压缩存储等运行成本问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种微波钙基储能用于太阳能光热发电灵活调峰的系统，它是采用以下技术方案来实现的。

2、一种微波钙基储能用于太阳能光热发电灵活调峰的系统，包括光能收集器、一号间壁式换热器、汽轮机、发电机，所述光能收集器内设置有一号间壁式换热器，所述光能收集器用于将太阳能转化为热能，所述光能收集器产生的热能将流经一号间壁式换热器的管道内的水转化为高温高压蒸汽，所述高温高压蒸汽驱动汽轮机做功，所述汽轮机做功产生的低品位蒸汽循环至一号间壁式换热器的管道内，所述汽轮机驱动发电机做功发电并入电网，还包括脱水反应器、水合反应器、储水罐，所述脱水反应器利用发电机生产的电能驱动微波装置产生微波进行脱水。

3、在太阳能光热发电产能过剩时，所述脱水反应器利用由过剩电能经微波装置产生的微波使其内钙基材料ca(oh)2进行脱水反应生成cao以实现电能向化学能的转化，所述脱水反应器产生的高温水储入储水罐以备水合反应器使用。

4、在太阳能光热发电产能不足时，所述水合反应器利用储水罐中的水与其内由脱水反应器转移过来的钙基材料cao进行水合反应生成ca(oh)2以实现化学能向热能的转化，所述水合反应器产生的热能辅助光能收集器将汽轮机做功产生的低品位蒸汽转化为驱动汽轮机做功的高温高压蒸汽。

5、进一步地，所述储水罐和水合反应器内分别设置有三号间壁式换热器和二号间壁式换热器，所述汽轮机因做功而产生的低品位蒸汽经冷凝器转化为进入三号间壁式换热器的管道的低温水，所述储水罐内来自脱水反应器的高温水对流经三号间壁式换热器的低温水换热提温并形成中温水，在太阳能光热发电产能过剩时，来自所述三号间壁式换热器的中温水全部循环至一号间壁式换热器，在太阳能光热发电产能不足时，来自所述三号间壁式换热器的中温水分为两路，一路所述中温水循环至一号间壁式换热器，另一路所述中温水循环至二号间壁式换热器，进入所述二号间壁式换热器的中温水被水合反应器中产生的热量加热转化为驱动汽轮机做功的高温高压蒸汽。

6、三号间壁式换热器通过对来自冷凝器的低温水换热提温而将来自冷凝器的低温水转化成中温水，可以有效提高一号间壁式换热器和二号间壁式换热器的换热效率，进而降低换热能耗。

7、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

8、本发明具有以下有益效果：

9、1、本发明在钙基材料循环过程中通过借助微波强化作用不仅可以对太阳能光热发电进行灵活调峰，还可用于电网系统的峰谷调峰，适用范围较广。

10、2、本发明在太阳能光热发电产能过剩时会通过微波强化作用将过剩的电能转化为化学能以cao形式集中储存，而在太阳能光热发电低负荷运行时，再将储存在cao中的化学能转化为热能进而发电，有效解决太阳能光热发电的波动性问题，提高其稳定性和可靠性，有效保证发电量。

11、3、本发明中的钙基材料ca(oh)2不是利用含有co2的空气作为介质进行流动换热实现的动态储释能，而是通过由电能产生的微波强化作用实现的静态储释能，避免水合反应中的产热量因流动空气中的co2参与cao的水合反应形成caco3而降低，进而避免空气作为介质参与钙基材料ca(oh)2的储释能所带来的钙基材料ca(oh)2活性衰减，同时，避免co2作为介质参与钙基材料ca(oh)2的储释能所涉及的压缩存储等问题，有效降低运行成本。

技术特征：

1.一种微波钙基储能用于太阳能光热发电灵活调峰的系统，包括光能收集器(1)、一号间壁式换热器(2)、汽轮机(3)、发电机(4)，所述光能收集器(1)内设置有一号间壁式换热器(2)，所述光能收集器(1)用于将太阳能转化为热能，所述光能收集器(1)产生的热能将流经一号间壁式换热器(2)的管道内的水转化为高温高压蒸汽，所述高温高压蒸汽驱动汽轮机(3)做功，所述汽轮机(3)做功产生的低品位蒸汽循环至一号间壁式换热器(2)的管道内，所述汽轮机(3)驱动发电机(4)做功发电并入电网，其特征在于，还包括脱水反应器(5)、水合反应器(6)、储水罐(8)，所述脱水反应器(5)利用发电机(4)生产的电能驱动微波装置产生微波进行脱水；

2.根据权利要求1所述的一种微波钙基储能用于太阳能光热发电灵活调峰的系统，其特征在于，所述储水罐(8)和水合反应器(6)内分别设置有三号间壁式换热器(9)和二号间壁式换热器(7)，所述汽轮机(3)因做功而产生的低品位蒸汽经冷凝器(10)转化为进入三号间壁式换热器(9)管道的低温水，所述储水罐(8)内来自脱水反应器(5)的高温水对流经三号间壁式换热器(9)的低温水进行换热提温并形成中温水，在太阳能光热发电产能过剩时，来自所述三号间壁式换热器(9)的中温水全部循环至一号间壁式换热器(2)，在太阳能光热发电产能不足时，来自所述三号间壁式换热器(9)的中温水分为两路，一路所述中温水循环至一号间壁式换热器(2)，另一路所述中温水循环至二号间壁式换热器(7)，进入所述二号间壁式换热器(7)的中温水被水合反应器(6)中产生的热量加热转化为驱动汽轮机(3)做功的高温高压蒸汽。

技术总结本发明属于光热发电技术领域，尤其涉及一种微波钙基储能用于太阳能光热发电灵活调峰的系统，包括光能收集器、一号间壁式换热器、汽轮机、发电机，所述光能收集器内设置有一号间壁式换热器，所述光能收集器用于将太阳能转化为热能，所述光能收集器产生的热能将流经一号间壁式换热器的管道内的水转化为高温高压蒸汽。本发明在太阳能光热发电产能过剩时会通过微波将过剩的电能转化为化学能以CaO形式集中储存，而在太阳能光热发电低负荷运行时，再将储存在CaO中的化学能转化为热能进而发电，有效解决太阳能光热发电的波动性问题，提高其稳定性和可靠性，有效保证发电量。技术研发人员：张圆圆,张松,王飞,王菁,宋棒棒,杨凤玲,张培华受保护的技术使用者：山西大学技术研发日：技术公布日：2024/9/9