[發(fā)明專利]使用熱能/化學(xué)電位的大容量電力存儲系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380077281.4
• 申請日: 2013-05-08
• 公開（公告）號: CN105308317A
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金臺煥;樸鐘洙;楊賢庚;金燦洙;樸哲鎬;郭宋朝;金韓奇;左殷辰
• 申請（專利權(quán)）人: 韓國能源技術(shù)研究院
• 主分類號: F03G7/00
• 分類號: F03G7/00;H01M14/00
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 黃澤雄;賈博雍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及使用熱能和化學(xué)電位的大容量電力存儲系統(tǒng)，更具體地，涉及使用鹽水的大容量電力存儲系統(tǒng)，所述大容量電力存儲系統(tǒng)能夠在低負荷期間使用過剩電力將鹽水分離為高濃縮鹽水和淡水以對其進行存儲，并且在峰值負荷期間利用在高濃縮鹽水與淡水之間的濃度上的差別產(chǎn)生電力(在所述峰值負荷期間存在迅速增長的功率消耗)，以及使用廢熱升高鹽水和淡水的溫度以在常規(guī)設(shè)備中提高化學(xué)電位。

背景技術(shù)

在集中式發(fā)電(例如熱力發(fā)電或核發(fā)電)中，存在一個缺點，即，為了滿足峰值功率需求，通常應(yīng)提前準備大規(guī)模的備用電力，即使設(shè)備的運轉(zhuǎn)率會降低。

此外，使用風(fēng)力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電等的新的可再生能源不適合于可靠地供電，這是因為電量根據(jù)氣候的波動變化非常大。

因此，對于集中式發(fā)電，本著為峰值功率需求做準備的目的并且為了在使用新的可再生能源的發(fā)電中解決由環(huán)境因素引起的不穩(wěn)定的電力供應(yīng)的問題，需要一種大容量電力存儲系統(tǒng)。

如當前使用的大容量電力存儲系統(tǒng)，有電池(鉛蓄電池、網(wǎng)絡(luò)附屬存儲(NaS)、鋰離子電池、金屬空氣電池、氧化還原液流電池等)、揚水式發(fā)電、壓縮空氣能量存儲(CAES)、超大容量、飛輪和超導(dǎo)磁能量存儲(SMES)等。

上文描述的大容量電力存儲系統(tǒng)除揚水式發(fā)電和CAES之外，其它均需要高的初期投資成本并且在存儲容量上具有限制(小于1GW)，由此很難用作GW級別的大容量電力存儲系統(tǒng)。

此外，具有低的初期投資成本的揚水式發(fā)電引起一個問題，即，因為選址上的限制以及干擾生態(tài)系統(tǒng)的風(fēng)險，其自身建設(shè)是難做的(韓國專利登記No.10-102056)。

此外，CAES在使用上存在限制，這是因為需要尋找足夠堅實的地面來存儲壓縮空氣(韓國專利公開公布No.10-2011-7026187)。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題

考慮上文提到的問題，本發(fā)明的目的是提供一種大容量電力存儲系統(tǒng)，通過同時利用發(fā)電站的廢熱、柴油發(fā)電機的廢氣或其它加熱媒質(zhì)來存儲熱能以使化學(xué)電位存儲系統(tǒng)的效率最大化，所述大容量電力存儲系統(tǒng)能夠在集中式發(fā)電和使用新的可再生能源的發(fā)電中解決不穩(wěn)定的功率需求和供應(yīng)，這不像本領(lǐng)域中的在室溫下使用鹽水的傳統(tǒng)大容量電力存儲系統(tǒng)。

技術(shù)方案

為了實現(xiàn)上述目的，提供了使用鹽水的超大容量電力存儲系統(tǒng)，包括：濃縮設(shè)備，所述濃縮設(shè)備被配置為對鹽水進行濃縮并且將鹽水分離為濃縮鹽水和淡水以供應(yīng)所述濃縮鹽水和所述淡水；濃縮鹽水存儲設(shè)備和淡水存儲設(shè)備，所述濃縮鹽水存儲設(shè)備和淡水存儲設(shè)備被配置為，分別存儲由濃縮設(shè)備供應(yīng)的濃縮鹽水和淡水；鹽度差發(fā)電設(shè)備，所述鹽度差發(fā)電設(shè)備連接到濃縮鹽水存儲設(shè)備和淡水存儲設(shè)備，以使用在濃縮鹽水與淡水之間的濃度上的差別產(chǎn)生電力；以及鹽水存儲設(shè)備，所述鹽水存儲設(shè)備被配置為存儲經(jīng)過鹽度差發(fā)電設(shè)備的鹽水，并且將鹽水供應(yīng)給濃縮設(shè)備，其中濃縮鹽水、鹽水以及淡水中的至少一個由熱交換線路加熱。

供應(yīng)給濃縮設(shè)備的鹽水可由鹽水存儲設(shè)備或鹽水供應(yīng)源來供應(yīng)。

供應(yīng)給鹽度差發(fā)電設(shè)備的淡水可由淡水存儲設(shè)備或淡水供應(yīng)源來供應(yīng)。

發(fā)電設(shè)備可包括一個或多個發(fā)電基元，并且所述發(fā)電基元可包括：陽極路徑，電極溶液經(jīng)過所述陽極路徑流動；陰極路徑，電極溶液經(jīng)過所述陰極路徑流動，所述陰極路徑被布置為面向所述陽極路徑，與所述陽極路徑間隔開；以及淡水路徑和鹽水路徑，所述淡水經(jīng)過所述淡水路徑流動，所述鹽水經(jīng)過所述鹽水路徑流動，所述淡水路徑和所述鹽水路徑在陽極路徑與陰極路徑之間從陽極路徑交替放置，所述陰極路徑鄰接所述鹽水路徑，其中陽極路徑和陰極路徑可形成閉合回路從而使電極清潔溶液在其中循環(huán)，當?shù)窂胶望}水路徑基于從陽極路徑到陰極路徑的方向以這種順序放置時，陽離子交換膜可置于陽極路徑與淡水路徑之間，以及陰極路徑與鹽水路徑之間，陰離子交換膜可置于淡水路徑與鹽水路徑之間，并且當鹽水路徑和淡水路徑基于從陽極路徑到陰極路徑的方向以這種順序放置時，陽離子交換膜可置于鹽水路徑與淡水路徑之間，并且電極溶液的陽離子和鹽水的陽離子可彼此相同。

陽極路徑和陰極路徑可在其中包括電極活性材料。

有益效果

根據(jù)本發(fā)明，通過電力存儲和發(fā)電能夠形成閉合環(huán)路，鹽水作為能量存儲媒質(zhì)在所述閉合環(huán)路中循環(huán)，所述電力存儲是通過分離鹽水實現(xiàn)的，并且所述發(fā)電是通過將分離的濃縮鹽水和淡水相混合實現(xiàn)的。此外，當引入的鹽水和淡水的溫度通過與發(fā)電站的廢熱進行熱交換而升高時，包含在水溶液中的離子的活性會增強，由此，熱存儲的效果變成化學(xué)電位的增大。