[發(fā)明專利]一種基于可再生能源的循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810297802.1
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108418202B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設計）人: 盧惠民;曹媛;楊文文;許彬彬;劉建學
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10;C25C3/16
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王戈

本發(fā)明公開一種基于可再生能源的循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，所述發(fā)電系統(tǒng)包括：可再生能源發(fā)電系統(tǒng)、鋁電解制鋁系統(tǒng)和鋁空氣燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，所述可再生能源發(fā)電系統(tǒng)和所述鋁空氣燃料電池發(fā)電系統(tǒng)為所述鋁電解制鋁系統(tǒng)提供直流電，所述鋁電解制鋁系統(tǒng)的產物鋁為所述鋁空氣燃料電池發(fā)電系統(tǒng)提供原料，所述鋁空氣燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的副產品氧化鋁為所述鋁電解制鋁系統(tǒng)提供原料。本申請?zhí)峁┑目稍偕茉?鋁電解儲電?鋁空氣電池發(fā)電系統(tǒng)通過可再生能源與鋁空氣燃料電池按比例供電，保證低溫鋁電解穩(wěn)定持續(xù)進行，提高了非并網的可再生能源的穩(wěn)定性和利用率。

技術領域

本發(fā)明涉及可再生能源發(fā)電領域，特別是涉及一種基于可再生能源的循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術

目前我國西部、北部等風電、太陽能資源豐富的地區(qū)，發(fā)展速度極快，但這些地區(qū)的電網建設相對落后，消納風電及太陽能發(fā)電成為難題。現有技術中的風電非并網直供理論，很好地解決了大規(guī)模風電利用問題，非并網風電場產生的電能不直接接入大電網，而是直接面向高耗能用電產業(yè)，從而避免了大規(guī)模風電并網對電網系統(tǒng)的影響。

為推進非并網風電等的大規(guī)模應用，解決對風電的消納問題，必須發(fā)展含有儲能的新型風力發(fā)電系統(tǒng)，以便在風電富余時將多余電能儲存起來，在風電質量較差或不足時，將存儲的電能回饋利用。

風的高度不穩(wěn)定性，導致風電大幅度波動，在沒有燃氣發(fā)電、水電等為其調峰情況下，風電對電網貢獻率難以超過8％-10％，這是一個世界性難題。隨著全球風電的大規(guī)模發(fā)展，將不可避免出現風電上網難的窘況，并嚴重制約全球風電產業(yè)的發(fā)展。針對這一世界性的難題，非并網風電應用模式充分尊重風電自身特點，突破大規(guī)模風電并網單一應用模式，通過必要的技術創(chuàng)新與集成，將風電與高載能產業(yè)(如電解鋁、氯堿、電解水制氫、海水淡化和煤化工等)直接耦合，破解超大規(guī)模風電應用難題。

風電直接應用于電解鋁工業(yè)，可以簡化風電并網運行所需的大量輔助設備，降低風電場的建設成本10％以上；減少輸配電環(huán)節(jié)，提高風能的綜合利用率，使得系統(tǒng)內風電的利用效率提高15％以上，降低風電成本。如果我國60％的鋁產量采用非并網風電電解生產，每年可以節(jié)標煤2400萬噸，減排二氧化碳6300萬噸，并可形成千億(元)級新興戰(zhàn)略性裝備制造產業(yè)。

傳統(tǒng)鋁電解消納風電，盡管理論上可行，但實際操作起來也非常復雜，并且應用風電比例并不高。因為傳統(tǒng)鋁電解技術，溫度高達1000℃，風電的波動對溫度是非常敏感的。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種基于可再生能源的循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，用來提高非并網的可再生能源的穩(wěn)定性和利用率。

為實現上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種基于可再生能源的循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，所述發(fā)電系統(tǒng)包括：可再生能源發(fā)電系統(tǒng)、鋁電解制鋁系統(tǒng)和鋁空氣燃料電池發(fā)電系統(tǒng)；所述可再生能源發(fā)電系統(tǒng)和所述鋁空氣燃料電池發(fā)電系統(tǒng)為所述鋁電解制鋁系統(tǒng)提供直流電，所述鋁電解制鋁系統(tǒng)的產物鋁為所述鋁空氣燃料電池發(fā)電系統(tǒng)提供原料，所述鋁空氣燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的副產品氧化鋁為所述鋁電解制鋁系統(tǒng)提供原料。

可選的，所述可再生能源發(fā)電系統(tǒng)為所述鋁電解制鋁系統(tǒng)的供電比例為70％-80％。

可選的，所述鋁電解制鋁系統(tǒng)中的鋁電解溫度為700-800℃，電壓為3-5V，電流強度為5萬-20萬A。

可選的，所述鋁空氣燃料電池發(fā)電系統(tǒng)采用堿性電解質，納米晶鋁合金作陽極和納米氧化錳為催化劑的空氣陰極。

可選的，所述納米晶鋁合金為鋁銦合金、鋁銦鎵合金、鋁銦鉍合金或鋁銦鋅合金。

可選的，所述堿性電解質為氫氧化鈉或氫氧化鉀。

可選的，所述可再生能源為風能或太陽能。

可選的，所述可再生能源發(fā)電系統(tǒng)包括多個可再生能源發(fā)電機組。