【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及海上發(fā)電及儲(chǔ)能，尤其涉及一種適用于海上風(fēng)電的船載熱化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、隨著可再生能源產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中的占比顯著提升。其中，風(fēng)力發(fā)電量占全社會(huì)用電量的比重逐年遞增。在科技不斷進(jìn)步與時(shí)代飛速發(fā)展的進(jìn)程中，風(fēng)力機(jī)組的選址正持續(xù)向海上拓展，旨在獲取更為豐富的風(fēng)力資源。然而，海上風(fēng)力機(jī)組因離岸較遠(yuǎn)，且風(fēng)能具有間歇性、波動(dòng)性等特點(diǎn)，導(dǎo)致風(fēng)能的消納和運(yùn)輸問題始終成為制約其發(fā)展的難點(diǎn)與堵點(diǎn)。
2、可再生能源的間歇性、波動(dòng)性與電網(wǎng)對(duì)穩(wěn)定性、可靠性的要求之間存在明顯矛盾，為解決這一問題，需要將風(fēng)電機(jī)組朝著靈活、可調(diào)節(jié)的方向進(jìn)行改造，在實(shí)現(xiàn)能源消納的同時(shí)積極探尋能量運(yùn)輸?shù)男滦问健Ｈ欢瑐鹘y(tǒng)輸電線路輸送方式在海上風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用面臨著顯著的挑戰(zhàn)和缺點(diǎn)，尤其是需要鋪設(shè)海底電纜這一環(huán)節(jié)。這種輸送方式不僅成本高昂，因?yàn)楹５纂娎|的設(shè)計(jì)和安裝費(fèi)用本身就非常昂貴，而且它們還要能夠承受住來自海底的威脅，包括復(fù)雜的海底地形、腐蝕性環(huán)境以及潛在的機(jī)械損傷。此外，電纜的鋪設(shè)和維護(hù)工作在深遠(yuǎn)海區(qū)域變得極具挑戰(zhàn)性，因?yàn)檫@些區(qū)域通常伴隨著更深的水域和更加惡劣的天氣條件。這些因素不僅增加了項(xiàng)目的初期投資，還提高了長(zhǎng)期的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本。
3、鑒于此，需要一種適用于海上風(fēng)電的船載熱化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)以上不足，本專利技術(shù)提供一種適用于海上風(fēng)電的船載熱化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，能夠通過可逆熱化學(xué)反應(yīng)來達(dá)成熱能的存儲(chǔ)及釋放，使得儲(chǔ)能密度高，能夠在環(huán)境溫度下實(shí)現(xiàn)能量的
2、一種適用于海上風(fēng)電的船載熱化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括：
3、發(fā)電單元，包括風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)；
4、海上儲(chǔ)能單元，包括電加熱裝置、顆粒給料機(jī)、流化床反應(yīng)器、氣固分離器以及海上cao儲(chǔ)罐，所述發(fā)電單元與所述電加熱裝置連接，所述電加熱裝置與所述流化床反應(yīng)器連接，所述流化床反應(yīng)器還與所述顆粒給料機(jī)以及所述氣固分離器連接，所述氣固分離器與所述海上cao儲(chǔ)罐；所述流化床反應(yīng)器中完成電加熱裝置的傳熱工質(zhì)與顆粒給料機(jī)輸送的caco3的換熱工作，caco3在流化床反應(yīng)器內(nèi)受熱分解生成cao并存儲(chǔ)入海上cao儲(chǔ)罐中；
5、海上運(yùn)輸單元，對(duì)cao儲(chǔ)罐中的cao進(jìn)行運(yùn)輸。
6、優(yōu)選的，還包括陸上儲(chǔ)能單元，所述陸上儲(chǔ)能單元包括陸上cao儲(chǔ)罐、鍋爐、第二汽輪機(jī)以及發(fā)電機(jī)組，所述陸上cao儲(chǔ)罐與所述鍋爐連接，所述鍋爐與所述第二汽輪機(jī)連接，所述第二汽輪機(jī)與所述發(fā)電機(jī)組連接；cao進(jìn)入鍋爐進(jìn)行放能，鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽進(jìn)入第二汽輪機(jī)，所述第二汽輪機(jī)利用蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，進(jìn)而在發(fā)電機(jī)組將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。
7、優(yōu)選的，所述海上儲(chǔ)能單元以及陸上儲(chǔ)能單元中均設(shè)置有caco3儲(chǔ)罐，分別為海上caco3儲(chǔ)罐和陸上caco3儲(chǔ)罐，所述海上caco3儲(chǔ)罐與所述顆粒給料機(jī)連接，所述陸上caco3儲(chǔ)罐與所述鍋爐連接；鍋爐內(nèi)的cao顆粒經(jīng)反應(yīng)后生成caco3顆粒存儲(chǔ)于陸上caco3儲(chǔ)罐中，經(jīng)過海上運(yùn)輸單元再運(yùn)往所述海上caco3儲(chǔ)罐進(jìn)行存儲(chǔ)。
8、優(yōu)選的，所述海上儲(chǔ)能單元還包括余熱交換器、第一汽輪機(jī)以及余熱發(fā)電機(jī)，所述余熱交換器與所述氣固分離器連接，余熱交換器接收來自所述氣固分離器的反應(yīng)后的顆粒并進(jìn)行冷卻，所述余熱交換器與所述第一汽輪機(jī)連接，所述第一汽輪機(jī)與所述余熱發(fā)電機(jī)連接，顆粒在余熱發(fā)電器中冷卻的過程中散熱，進(jìn)而加熱蒸汽工質(zhì)，被加熱的蒸汽工質(zhì)通入第一汽輪機(jī)中利用蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，進(jìn)而在余熱發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。
9、優(yōu)選的，所述電加熱裝置包括第一外殼、電阻加熱板、第一顆粒進(jìn)口、第一顆粒出口以及流道，所述第一外殼的外壁設(shè)有保溫層，所述第一外殼上端設(shè)有第一顆粒進(jìn)口、下端設(shè)有第一顆粒出口。每一所述電阻加熱板豎直設(shè)置，固定設(shè)置于所述第一外殼內(nèi)部，各所述電阻加熱板相互平行設(shè)置，各所述電阻加熱板等間距間隔設(shè)置，任意相鄰兩所述電阻加熱板之間的空隙形成流道，所述流道可供傳熱工質(zhì)流過，所述電阻加熱板具體包括直板式陶瓷外殼、以及設(shè)置于所述陶瓷外殼內(nèi)的發(fā)熱體。
10、優(yōu)選的，所述流化床反應(yīng)器3包括第二外殼、以及設(shè)置于所述第二外殼內(nèi)的流體管束。所述第二外殼底部布風(fēng)板、頂部設(shè)有第三顆粒出口，所述第二外殼底部側(cè)面設(shè)有第三顆粒進(jìn)口，所述流體管束為蛇形，所述流體管束的進(jìn)口端和出口端設(shè)置于所述第二外殼的同一側(cè)，其中所述進(jìn)口端設(shè)置于所述第二外殼的上部、所述出口端設(shè)置于所述第二外殼的下部。
11、優(yōu)選的，所述海上caco3儲(chǔ)罐存儲(chǔ)有待儲(chǔ)能的caco3固體顆粒，其外壁包括由內(nèi)到外依次設(shè)置的保溫層和結(jié)構(gòu)層，所述海上caco3儲(chǔ)罐的上端設(shè)有第四顆粒進(jìn)口、下端設(shè)有第四顆粒出口，所述第四顆粒出口為漏斗形。
12、優(yōu)選的，按照以下公式計(jì)算出所述第四顆粒出口的最小直徑，即：
13、
14、其中，是所述第四顆粒出口（902）的最小直徑，和分別為臨界應(yīng)力和臨界堆積密度。
15、優(yōu)選的，所述陸上caco3儲(chǔ)罐、海上cao儲(chǔ)罐以及陸上cao儲(chǔ)罐均與海上caco3儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)一致。
16、優(yōu)選的，海上運(yùn)輸單元采用船運(yùn)設(shè)施裝置，所述船運(yùn)設(shè)施裝置包括顆粒儲(chǔ)存室、船艙壁面、顆粒運(yùn)輸帶，所述船艙壁面包括由內(nèi)至外依次設(shè)置有耐腐蝕層和密封層，所述顆粒儲(chǔ)存室經(jīng)由顆粒運(yùn)輸帶將所述cao顆粒輸送至儲(chǔ)存室內(nèi)儲(chǔ)存，到達(dá)陸地后再經(jīng)由所述顆粒運(yùn)輸帶對(duì)顆粒進(jìn)行卸載操作，所述顆粒儲(chǔ)存室內(nèi)設(shè)有除濕裝置、溫度與壓力控制器。
17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果是：
18、1、本專利技術(shù)的一種適用于海上風(fēng)電的船載熱化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，通過風(fēng)電機(jī)組將海上風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，使用電加熱裝置對(duì)鈣基熱化學(xué)儲(chǔ)能材料加熱，在750℃-1000℃下完成儲(chǔ)能操作，儲(chǔ)能顆粒完成儲(chǔ)能流程后經(jīng)過余熱回收和冷卻后集中存儲(chǔ)于儲(chǔ)罐中，通過船運(yùn)方式運(yùn)往陸地進(jìn)行二次發(fā)電，并將放能后的顆粒運(yùn)至海上發(fā)電平臺(tái)進(jìn)行循環(huán)使用，通過利用該高熵螢石氧化物修飾的鈣基熱化學(xué)儲(chǔ)能材料的高能量密度和高循環(huán)穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)高效能源消納，降低棄風(fēng)棄電率，在現(xiàn)有的海上風(fēng)電系統(tǒng)中引入熱化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)，為熱化學(xué)儲(chǔ)能開拓了新的應(yīng)用鄰域，為解決海上風(fēng)電的能源消納和運(yùn)輸問題提供了新思路。
19、2、本專利技術(shù)的一種適用于海上風(fēng)電的船載熱化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，在完成儲(chǔ)能操作后，通過余熱交換器吸收cao顆粒的高溫余熱，高溫蒸汽與高溫流化風(fēng)通過管道進(jìn)入余熱發(fā)電裝置，進(jìn)行二次發(fā)電，滿足熱化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)和海上風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的電力需求，提高能源利用效率。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種適用于海上風(fēng)電的船載熱化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于海上風(fēng)電的船載熱化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，還包括陸上儲(chǔ)能單元，所述陸上儲(chǔ)能單元包括陸上CaO儲(chǔ)罐(13)、鍋爐(14)、第二汽輪機(jī)(15)以及發(fā)電機(jī)組(16)，所述陸上CaO儲(chǔ)罐(13)與所述鍋爐(14)連接，所述鍋爐(14)與所述第二汽輪機(jī)(15)連接，所述第二汽輪機(jī)(15)與所述發(fā)電機(jī)組(16)連接；CaO進(jìn)入鍋爐(14)進(jìn)行放能，鍋爐(14)產(chǎn)生的過熱蒸汽進(jìn)入所述第二汽輪機(jī)(15)，所述第二汽輪機(jī)(15)利用蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，進(jìn)而在發(fā)電機(jī)組(16)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適用于海上風(fēng)電的船載熱化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述海上儲(chǔ)能單元以及陸上儲(chǔ)能單元中均設(shè)置有CaCO3儲(chǔ)罐，分別為海上CaCO3儲(chǔ)罐(9)和陸上CaCO3儲(chǔ)罐(12)，所述海上CaCO3儲(chǔ)罐與所述顆粒給料機(jī)(5)連接，所述陸上CaCO3儲(chǔ)罐(12)與所述鍋爐(14)連接；鍋爐(14)內(nèi)的CaO顆粒經(jīng)反應(yīng)后生成CaCO3顆粒存儲(chǔ)于陸上CaCO3儲(chǔ)罐(12)中，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于海上風(fēng)電的船載熱化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述海上儲(chǔ)能單元還包括余熱交換器(6)、第一汽輪機(jī)(7)以及余熱發(fā)電機(jī)(8)，所述余熱交換器(6)與所述氣固分離器(4)連接，余熱交換器(6)接收來自所述氣固分離器(4)的反應(yīng)后的顆粒并進(jìn)行冷卻，所述余熱交換器(6)與所述第一汽輪機(jī)(7)連接，所述第一汽輪機(jī)(7)與所述余熱發(fā)電機(jī)(8)連接，顆粒在余熱發(fā)電器中冷卻的過程中散熱，進(jìn)而加熱蒸汽工質(zhì)，被加熱的蒸汽工質(zhì)通入所述第一汽輪機(jī)(7)中利用蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，進(jìn)而在余熱發(fā)電機(jī)(8)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于海上風(fēng)電的船載熱化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述電加熱裝置(2)包括第一外殼(201)、電阻加熱板(202)、第一顆粒進(jìn)口(203)、第一顆粒出口(204)以及流道(205)，所述第一外殼(201)的外壁設(shè)有第一保溫層(904)，所述第一外殼(201)上端設(shè)有第一顆粒進(jìn)口、下端設(shè)有第一顆粒出口，每一所述電阻加熱板(202)豎直設(shè)置，固定設(shè)置于所述第一外殼(201)內(nèi)部，各所述電阻加熱板(202)相互平行設(shè)置，各所述電阻加熱板(202)等間距間隔設(shè)置，任意相鄰兩所述電阻加熱板(202)之間的空隙形成流道(205)，所述流道(205)可供傳熱工質(zhì)流過，所述電阻加熱板(202)具體包括直板式陶瓷外殼、以及設(shè)置于陶瓷外殼內(nèi)的發(fā)熱體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于海上風(fēng)電的船載熱化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述流化床反應(yīng)器(3)包括第二外殼(301)、以及設(shè)置于所述第二外殼(301)內(nèi)的流體管束(302)，所述第二外殼(301)底部設(shè)有布風(fēng)板(303)、頂部設(shè)有第三顆粒出口(305)，所述第二外殼(301)底部側(cè)面設(shè)有第三顆粒進(jìn)口(304)，所述流體管束(302)為蛇形，所述流體管束(302)的進(jìn)口端(306)和出口端(307)設(shè)置于所述第二外殼(301)的同一側(cè)，其中所述進(jìn)口端(306)設(shè)置于所述第二外殼(301)的上部、所述出口端(307)設(shè)置于所述第二外殼(301)的下部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于海上風(fēng)電的船載熱化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述海上CaCO3儲(chǔ)罐(9)存儲(chǔ)有待儲(chǔ)能的CaCO3固體顆粒，其外壁包括由內(nèi)到外依次設(shè)置的第一保溫層(904)和第一結(jié)構(gòu)層(905)，所述海上CaCO3儲(chǔ)罐(9)的上端設(shè)有第四顆粒進(jìn)口(901)、下端設(shè)有第四顆粒出口(902)，所述第四顆粒出口(902)為漏斗形。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種適用于海上風(fēng)電的船載熱化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，按照以下公式計(jì)算出所述第四顆粒出口(902)的最小直徑，即：
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于海上風(fēng)電的船載熱化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，陸上CaCO3儲(chǔ)罐(12)、海上CaO儲(chǔ)罐(10)以及陸上CaO儲(chǔ)罐(13)均與海上CaCO3儲(chǔ)罐(9)的結(jié)構(gòu)一致。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于海上風(fēng)電的船載熱化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，海上運(yùn)輸單元采用船運(yùn)設(shè)施裝置(11)，所述船運(yùn)設(shè)施裝置(11)包括顆粒儲(chǔ)存室(1101)、船艙壁面(1102)、顆粒運(yùn)輸帶(1107)，所述船艙壁面包括由內(nèi)至外依次設(shè)置有耐腐蝕層(1104)和密封層(1103)，所述顆粒儲(chǔ)存室(1101)經(jīng)由顆粒運(yùn)輸帶(1107)將所述CaO顆粒輸送至儲(chǔ)存室內(nèi)儲(chǔ)存，到達(dá)陸地后再經(jīng)由所述顆粒運(yùn)輸帶(1107)對(duì)顆...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種適用于海上風(fēng)電的船載熱化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于海上風(fēng)電的船載熱化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，還包括陸上儲(chǔ)能單元，所述陸上儲(chǔ)能單元包括陸上cao儲(chǔ)罐(13)、鍋爐(14)、第二汽輪機(jī)(15)以及發(fā)電機(jī)組(16)，所述陸上cao儲(chǔ)罐(13)與所述鍋爐(14)連接，所述鍋爐(14)與所述第二汽輪機(jī)(15)連接，所述第二汽輪機(jī)(15)與所述發(fā)電機(jī)組(16)連接；cao進(jìn)入鍋爐(14)進(jìn)行放能，鍋爐(14)產(chǎn)生的過熱蒸汽進(jìn)入所述第二汽輪機(jī)(15)，所述第二汽輪機(jī)(15)利用蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，進(jìn)而在發(fā)電機(jī)組(16)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適用于海上風(fēng)電的船載熱化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述海上儲(chǔ)能單元以及陸上儲(chǔ)能單元中均設(shè)置有caco3儲(chǔ)罐，分別為海上caco3儲(chǔ)罐(9)和陸上caco3儲(chǔ)罐(12)，所述海上caco3儲(chǔ)罐與所述顆粒給料機(jī)(5)連接，所述陸上caco3儲(chǔ)罐(12)與所述鍋爐(14)連接；鍋爐(14)內(nèi)的cao顆粒經(jīng)反應(yīng)后生成caco3顆粒存儲(chǔ)于陸上caco3儲(chǔ)罐(12)中，經(jīng)過海上運(yùn)輸單元再運(yùn)往所述海上caco3儲(chǔ)罐進(jìn)行存儲(chǔ)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于海上風(fēng)電的船載熱化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述海上儲(chǔ)能單元還包括余熱交換器(6)、第一汽輪機(jī)(7)以及余熱發(fā)電機(jī)(8)，所述余熱交換器(6)與所述氣固分離器(4)連接，余熱交換器(6)接收來自所述氣固分離器(4)的反應(yīng)后的顆粒并進(jìn)行冷卻，所述余熱交換器(6)與所述第一汽輪機(jī)(7)連接，所述第一汽輪機(jī)(7)與所述余熱發(fā)電機(jī)(8)連接，顆粒在余熱發(fā)電器中冷卻的過程中散熱，進(jìn)而加熱蒸汽工質(zhì)，被加熱的蒸汽工質(zhì)通入所述第一汽輪機(jī)(7)中利用蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，進(jìn)而在余熱發(fā)電機(jī)(8)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于海上風(fēng)電的船載熱化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述電加熱裝置(2)包括第一外殼(201)、電阻加熱板(202)、第一顆粒進(jìn)口(203)、第一顆粒出口(204)以及流道(205)，所述第一外殼(201)的外壁設(shè)有第一保溫層(904)，所述第一外殼(201)上端設(shè)有第一顆粒進(jìn)口、下端設(shè)有第一顆粒出口，每一所述電阻加熱板(202)豎直設(shè)置，固定設(shè)置于所述第一外殼(201)內(nèi)部，各所述電阻加熱板(202)相互平行...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：林信，蒙文川，于明，楊再敏，潘珍，羅啟登，周春麗，周恒旺，覃暉，唐彬，梁沁沁，黃麗娟，饒志，李爽，甘迪，王冰林，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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