阅读说明：本技术 一种拥有发电功能的太阳能热化学储能系统及方法 (Solar thermochemical energy storage system with power generation function and method ) 是由 张海珍 阮炯明 周宇昊 于 2021-05-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种拥有发电功能的太阳能热化学储能系统及方法,属于能源领域,系统包括聚光设备、光热接收器、热化学反应器一、蓄热体、蒸汽储罐一、蒸汽储罐二、蒸汽余压发电装置、储电装置、热化学反应器二和转运装置；聚光设备布置在光热接收器的一侧,热化学反应器一的表面布置有蓄热体,光热接收器与蓄热体连接,热化学反应器一的蒸汽出口与蒸汽储罐一连接,蒸汽储罐一与蒸汽储罐二连接,蒸汽储罐二与蒸汽余压发电装置连接,蒸汽余压发电装置与储电装置连接,储电装置与光热接收器连接,热化学反应器一的生石灰出口经转运装置连接至热化学反应器二,热化学反应器二与蒸汽余压发电装置和用户侧连接,该系统能实现对太阳能进行平稳持续的利用。(The invention discloses a solar thermochemical energy storage system with a power generation function and a method, belonging to the field of energy sources, wherein the system comprises light gathering equipment, a photothermal receiver, a thermochemical reactor I, a heat accumulator, a steam storage tank I, a steam storage tank II, a steam residual pressure power generation device, an electricity storage device, a thermochemical reactor II and a transfer device; light gathering equipment arranges the one side at light and heat receiver, the heat accumulator has been arranged on the surface of thermochemical reactor one, light and heat receiver is connected with the heat accumulator, the steam outlet of thermochemical reactor one is connected with steam storage tank one, steam storage tank one is connected with steam storage tank two, steam storage tank two is connected with steam excess pressure power generation facility, steam excess pressure power generation facility is connected with power storage device, power storage device is connected with light and heat receiver, the quick lime export of thermochemical reactor one is connected to thermochemical reactor two through transfer device, thermochemical reactor two is connected with steam excess pressure power generation facility and user side, this system can realize carrying out steady continuous utilization to solar energy.)

一种拥有发电功能的太阳能热化学储能系统及方法

技术领域

本发明涉及一种拥有发电功能的太阳能热化学储能系统及方法，属于能源领域。

背景技术

太阳能具有资源丰富、清洁无污染等特点，太阳能的清洁转换利用对解决当今面临的能源和环境问题具有重要作用，由于太阳能具有间歇性和不稳定性等特点，很难满足工业化大规模连续稳定供能的要求。

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存储和释放，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，将储存的化学能转化为热能并释放出来。热化学储能的体积和重量储能密度远高于显热或者相变蓄热，储能载体可以在常温下长期储存，热化学储能通常可以得到高品位热能，大多数热化学储能载体安全、无毒、价格低廉，而且便于处理。其中，钙基热化学储能体系以其材料丰富便宜、能量密度大、易于工业应用等优点成为了热化学储能技术的首选。

热化学储能技术具有储能密度大、稳定性高且储能介质易于长期储存的显著优势，是实现能源清洁转换利用重要且有效的方式，可调节能量供需、移峰填谷，将热化学储能体系和太阳能光热发电进行有机的结合，是太阳能利用系统中具有广泛应用前景的一种技术。太阳能热化学储能具有其独特优势，储能密度很高，正逆反应可以在高温(500～1000℃)下进行，从而得到高品质的能量，在环境温度下可实现长期无热损，在常温下长期储存分解物，并实现远距离运输。

太阳能热化学储能系统需要解决的一个重要难题是在太阳能波动的情况下，保证太阳能资源的最大化利用和太阳能热化学反应系统的稳定高效运行。反应器工作时一般置于聚焦太阳光焦面处，聚焦太阳光直接照射在催化剂上为化学反应提供能量从而将太阳能转换为化学能，由于太阳能辐射强度时段性变化，反应器内化学反应与太阳能辐射强度变化相耦合，反应温度和速度等参数不稳定，影响化学反应和储能效率。专利号202020902407.4、201822110639.1等中国专利，提出了热化学储能的几种方式，但是在太阳能利用方式、系统调整方式等方面都存在一定不足和局限性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种拥有发电功能的太阳能热化学储能系统及方法，将钙基热化学储能体系与太阳能光热发电相结合，能够实现对太阳能进行平稳持续的利用。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种拥有发电功能的太阳能热化学储能系统，其特征是，包括聚光设备、光热接收器、热化学反应器一、蓄热体、蒸汽储罐一、蒸汽储罐二、蒸汽余压发电装置、储电装置、热化学反应器二和转运装置；所述聚光设备布置在光热接收器的一侧，所述热化学反应器一的表面布置有蓄热体，所述光热接收器与蓄热体连接，所述热化学反应器一的蒸汽出口与蒸汽储罐一连接，所述蒸汽储罐一与蒸汽储罐二连接，所述蒸汽储罐二与蒸汽余压发电装置连接，所述蒸汽余压发电装置与储电装置连接，所述储电装置与光热接收器连接，所述热化学反应器一的生石灰出口与转运装置连接，所述转运装置与热化学反应器二连接，所述热化学反应器二与蒸汽余压发电装置和用户侧连接。

进一步的，所述光热接收器中设置有电热转换装置。

进一步的，所述蓄热体通过导热装置连接至蒸汽储罐一和蒸汽储罐二。

工作方法：

1、通过聚光设备将太阳能聚焦到光热接收器，光热接收器与热化学反应器一表面的蓄热体相连将太阳能转换为热能，热化学反应器一接收到热能后内部的钙基反应物质吸热发生反应，生成水蒸汽和生石灰；

2、热化学反应器一产生的水蒸气先后进入蒸汽储罐一和蒸汽储罐二，当蒸汽储罐一和蒸汽储罐二储存的蒸汽量或者压力达到设定值后，通过蒸汽余压发电装置转换为电能，电能一部分通过储电装置储存，另一部分通过光热接收器中的电热转换装置转换为热能；

3、热化学反应器一产生的生石灰通过转运装置运输到需要热能或电能的位置，并在热化学反应器二中与水反应放热，放热产生的蒸汽通过蒸汽余压发电装置发电，热能可通过热交换装置为用户供热；

4、当蓄热体接收到的太阳能热量过多时，可通过导热装置将热量传递到蒸汽储罐一和蒸汽储罐二，增加蒸汽余压发电装置的发电量。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、通过太阳能热化学储能系统将太阳能转化为热化学能，并通过蒸汽储存、储能等装置，在太阳能充足的情况下，通过蒸汽余压发电装置发电并储电；在太阳能不足时，通过储电装置加热热化学反应器，提高太阳能的利用率和系统生石灰产率。

2、热化学反应器一表面是蓄热体，能够将光热接收器接收的太阳能均匀分配到反应器中，保证反应器内部化学反应均匀。

3、通过蒸汽储罐一和蒸汽储罐二能够储存热化学反应器一产生的蒸汽，通过导热装置将热化学反应器一剩余的热量转移到蒸汽储罐一和蒸汽储罐二，一方面提高太阳能利用率，提高蒸汽储罐一和蒸汽储罐二的蒸汽温度和压力，另一方面增加蒸汽余压发电的发电量。

4、热化学反应器一生成的生石灰通过转运环节，达到将太阳能富裕的绿色能量跨区域跨季节转移到有热能需求的区域和季节。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图。

图中：聚光设备1、光热接收器2、热化学反应器一3、蓄热体4、蒸汽储罐一5、蒸汽储罐二6、蒸汽余压发电装置7、储电装置8、热化学反应器二9、转运装置10。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1，本实施例中，一种拥有发电功能的太阳能热化学储能系统，包括聚光设备1、光热接收器2、热化学反应器一3、蓄热体4、蒸汽储罐一5、蒸汽储罐二6、蒸汽余压发电装置7、储电装置8、热化学反应器二9和转运装置10；聚光设备1布置在光热接收器2的一侧，热化学反应器一3的表面布置有蓄热体4，光热接收器2与蓄热体4连接，热化学反应器一3的蒸汽出口与蒸汽储罐一5连接，蒸汽储罐一5与蒸汽储罐二6连接，蒸汽储罐二6与蒸汽余压发电装置7连接，蒸汽余压发电装置7与储电装置8连接，储电装置8与光热接收器2连接，热化学反应器一3的生石灰出口与转运装置10连接，转运装置10与热化学反应器二9连接，热化学反应器二9与蒸汽余压发电装置7和用户侧连接。

具体的，光热接收器2中设置有电热转换装置。蓄热体4通过导热装置连接至蒸汽储罐一5和蒸汽储罐二6。

工作方法：

1、通过聚光设备1将太阳能聚焦到光热接收器2，光热接收器2与热化学反应器一3表面的蓄热体4相连将太阳能转换为热能，热化学反应器一3接收到热能后内部的钙基反应物质吸热发生反应，生成水蒸汽和生石灰；

2、热化学反应器一3产生的水蒸气先后进入蒸汽储罐一5和蒸汽储罐二6，当蒸汽储罐一5和蒸汽储罐二6储存的蒸汽量或者压力达到设定值后，通过蒸汽余压发电装置7转换为电能，电能一部分通过储电装置8储存，另一部分通过光热接收器2中的电热转换装置转换为热能；

3、热化学反应器一3产生的生石灰通过转运装置10运输到需要热能或电能的位置，并在热化学反应器二9中与水反应放热，放热产生的蒸汽通过蒸汽余压发电装置7发电，热能可通过热交换装置为用户供热；

4、当蓄热体4接收到的太阳能热量过多时，可通过导热装置将热量传递到蒸汽储罐一5和蒸汽储罐二6，增加蒸汽余压发电装置7的发电量。

本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。