[發(fā)明專利]一種基于氨儲能的多聯(lián)產系統(tǒng)及其工作方法

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• 申請日: 2021-09-02
• 公開（公告）號: CN113594526A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設計）人: 白文剛;李凱倫;張磊;楊浦;韓偉;李紅智;姚明宇
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司;華能集團技術創(chuàng)新中心有限公司
• 主分類號: H01M8/22
• 分類號: H01M8/22;H01M8/0606;H02J3/28;C01C1/04;C01B3/04
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種基于氨儲能的多聯(lián)產系統(tǒng)，包括儲能子系統(tǒng)和釋能子系統(tǒng)；

所述儲能子系統(tǒng)包括可再生能源電網(1)、電解水裝置(2)、空氣分離裝置(3)、氫氣儲罐(4)、氧氣儲罐(5)、氮氣儲罐(6)、氨合成裝置(7)、氨氣分離液化裝置(8)、液氨儲罐(9)和液氨運輸罐車(10)；電解水裝置(2)的物料進口與外部水供應系統(tǒng)相連接，在電解水裝置(2)中，水經電解反應產生氫氣和氧氣，電解所需的電力由可再生能源電網(1)供應，電解水裝置(2)的氫氣出口與氫氣儲罐(4)的進口相連接，電解水裝置(2)的氧氣出口與氧氣儲罐(5)的進口相連接，氫氣儲罐(4)的出口與氨合成裝置(7)的氫氣進口相連接，空氣分離裝置(3)的物料進口與外部空氣供應系統(tǒng)相連接，在空氣分離裝置(3)中，空氣經分離產生氮氣和氧氣，空氣分離所需的電力由可再生能源電網(1)供應，空氣分離裝置(3)的氧氣出口與氧氣儲罐(5)的進口相連接，空氣分離裝置(3)的氮氣出口與氮氣儲罐(6)的進口相連接，氮氣儲罐(6)的出口與氨合成裝置(7)的氮氣進口相連接，在氨合成裝置(7)中，氫氣和氮氣發(fā)生氨合成反應生成氨氣，氨合成裝置(7)的出口與氨氣分離液化裝置(8)的進口相連接，在氨氣分離液化裝置(8)中，氨氣與未反應的氫氣和氮氣分離并液化后通過氨氣分離液化裝置(8)的氨出口與液氨儲罐(9)的進口相連接，經分離得到的未反應的氫氣和氮氣混合物經氨氣分離液化裝置(8)的混合氣出口與氨合成裝置(7)的返料氣進口相連接，儲存在液氨儲罐(9)的氨通過液氨運輸罐車(10)運輸到氨氣用戶所在地；

所述釋能子系統(tǒng)包括用戶側氨儲罐(11)、氨分解制氫裝置(12)和氨-空氣燃料電池(13)；用戶側氨儲罐(11)的進口與液氨運輸罐車(10)相連接，用戶側氨儲罐(11)具有兩個出口，一個出口與氨分解制氫裝置(12)的進口相連接，在氨分解制氫裝置(12)中，氨氣發(fā)生分解反應形成氮氣和氫氣，氮氣經收集用作他用，氫氣是一種重要的能量載體，具有多種用途，用戶側氨儲罐(11)的另一個出口與氨-空氣燃料電池(13)的氨氣進口相連接，在氨-空氣燃料電池(13)中，氨氣與空氣發(fā)生電化學反應形成氮氣和水，并產生電能，產生的電能對外進行電力供應。

2.根據權利要求1所述的一種基于氨儲能的多聯(lián)產系統(tǒng)，其特征在于：所述可再生能源電網(1)中的電力來自光伏發(fā)電、風力發(fā)電、光熱發(fā)電、水力發(fā)電和生物質能發(fā)電。

3.根據權利要求1所述的一種基于氨儲能的多聯(lián)產系統(tǒng)，其特征在于：所述氨分解制氫裝置(12)中氨氣發(fā)生分解反應形成的氫氣用作氫氣燃燒發(fā)電和/或氫燃料電池。

4.權利要求1至3任一項所述的基于氨儲能的多聯(lián)產系統(tǒng)的工作方法，其特征在于：當可再生能源電網(1)中可再生能源發(fā)電過剩時，將電網中富余的可再生能源電力通過電解水裝置(2)進行制氫，制得的氫氣與空氣分離裝置(3)得到的氮氣在氨合成裝置(7)中通過氨合成反應產生氨氣，氨合成裝置(7)中氨合成反應所需的熱量由可再生能源供應，從而實現(xiàn)將可再生能源電力轉化為氨燃料的化學能予以儲能，基于氨燃料儲能，由于氨氣常溫下液化壓力低于氫氣，易于大規(guī)模儲存和運輸，便于開展可再生能源的全球輸運；當世界上某一地區(qū)電網中可再生能源電力不足時，儲存的液氨通過液氨運輸罐車(10)運輸到用戶需求所在地，氨氣能量的釋放利用包括兩種方式，一種是通過氨分解制氫裝置(12)制成氫氣向外供應氫能，另一種是通過氨-空氣燃料電池(13)直接向外供應電能。