CN111799819A - 一种煤气化固体氧化物燃料电池混合储能发电系统 - Google Patents

Abstract

一种煤气化固体氧化物燃料电池混合储能发电系统，属于储能发电技术领域。本发明包括煤气化子系统、储气子系统、储热子系统、固体氧化物燃料电池发电子系统、燃气轮机发电子系统。在储能阶段，利用电网负荷低谷电能或间歇性可再生能源所发电能来完成煤制气过程，并将空气和合成气压缩后储存在压缩空气储罐和合成气储罐中；在释能阶段，释放压缩空气储罐中的压缩空气和合成气储罐中的压缩合成气，供给固体氧化物燃料电池发电子系统和燃气轮机发电子系统。所述储热子系统可以对不同品味热能进行梯级储存、梯级利用。本发明可以采用不同的运行模式灵活运行，是一新型的储能发电系统，可对煤进行洁净利用，具有燃料利用率高、污染排放低等特点。

Description

一种煤气化固体氧化物燃料电池混合储能发电系统

技术领域

本发明涉及一种煤气化固体氧化物燃料电池混合储能发电系统，属于储能发电技术领域。

背景技术

在诸多化石燃料中，我国煤炭的储量最多、分布最广。煤气化技术是提高煤炭利用率、减小煤炭燃烧污染排放的关键技术。

固体氧化物燃料电池能够经电化学反应途径将燃料的化学能高效环保地转化为电能。且固体氧化物燃料电池不受卡诺循环效率的限制，能量转换效率较传统燃煤发电高，实际能量转换效率可达50％-70％。

当前电力消耗量持续增长，可再生能源电力在电力供应中所占份额逐渐增大，但是可再生能源发电的间歇性、不稳定性，以及电网峰谷差的不断增大，导致对电网的安全运行的要求不断增大，储能技术是解决上述问题的有效途径。

中国专利CN108386344A公布了一种压缩空气储能和燃料电池耦合的发电储能系统，利用了固体氧化物燃料电池和压缩空气储能在功能上的互补性，提出了一种原型系统。但是一般燃料电池以富氢气体为燃料，如天然气或煤气等，由于我国能源资源“富煤少气”的原因，若大规模推广以天然气作为燃料的能源系统，不符合我国以煤为主要能源的国情。

中国专利CN109356813A公布了一种利用地下矿洞的压缩空气储能与煤气化联合系统，该系统需要利用大型矿洞作为储气室，并且其煤气化过程也是在地下矿洞内完成的，因此由于地质条件限制，该系统无法大规模推广应用。

综上所述，对于新型储能发电系统，在考虑其发电效率的同时，更应该全面关注该系统是否受地形条件限制，燃料来源是否充足以及系统运行方式是否灵活等问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足和缺陷，提出一种煤气化固体氧化物燃料电池混合储能发电系统，将储能、固体氧化物燃料电池、煤气化技术有机结合，不仅为固体氧化物燃料电池解决了燃料来源问题，提高了系统的发电效率，而且所述煤气化固体氧化物燃料电池储能发电系统可以采用不同的运行模式，极大地提高了系统的灵活性。

本发明的技术方案如下：

一种煤气化固体氧化物燃料电池混合储能发电系统，其特征在于：包括煤气化子系统、储气子系统、储热子系统、固体氧化物燃料电池发电子系统及燃气轮机发电子系统。

所述煤气化子系统包括气化炉、合成气-水换热器、合成气-空气换热器、除尘装置、脱汞装置、脱硫装置和引射器。

所述储气子系统包括压缩空气单元及压缩合成气单元，所述压缩空气单元包括空气压气机、级间换热器、压缩空气-冷却剂换热器、压缩空气储罐；所述压缩合成气单元包括合成气压气机、合成气-冷却剂换热器和合成气储罐。

所述储热子系统为分温区级联储热装置，包括高温储热装置和中低温储热装置。

所述固体氧化物燃料电池子系统包括固体氧化物燃料电池、整流装置及相应的旁路管道。

所述燃气轮机子系统包括燃烧室、燃气透平及发电机。

其中，所述煤气化子系统的气化炉的蒸汽入口与合成气-水换热器的蒸汽侧出口连接，气化炉的空气入口与合成气-空气换热器的空气侧出口连接，气化炉的合成气出口分别连接合成气-水换热器的合成气侧入口和合成气-空气换热器的合成气侧入口；合成气-水换热器的合成气侧出口与合成气-空气换热器的合成气出口汇合后与除尘装置的入口连接；合成气-空气换热器的空气侧入口与引射器的出口连接；除尘装置的出口与脱汞装置的入口连接；脱汞装置的出口与脱硫装置的入口连接；脱硫装置的出口分别连接合成气压缩机的入口和中低温储热装置的合成气侧入口。

其中，所述储气子系统压缩空气单元的空气压气机出口分别与压缩空气-冷却剂换热器的压缩空气侧入口和高温储热装置的压缩空气侧入口连接。压缩空气-冷却剂换热器的压缩空气侧出口与压缩空气储罐的入口连接，压缩空气-冷却剂换热器的冷却剂侧出口与级间换热器的冷却剂侧出口汇合后，与中低温储热装置的冷却剂侧入口连接；压缩空气储罐的出口分别连接引射器的工作流体入口和中低温储热装置的压缩空气侧入口。

其中，所述储气子系统压缩合成气单元的合成气压缩机的出口与合成气-冷却剂换热器的合成气侧入口连接，合成气-冷却剂换热器的合成气侧出口与合成气储罐的入口连接，合成气储罐出口与中低温储热装置的合成气侧入口连接。合成气储罐还设有其他用途供气出口。

其中，所述储热子系统的中低温储热装置的合成气侧出口与高温储热装置的合成气侧入口连接；中低温储热装置的压缩空气侧入口与压缩空气储罐出口连接，中低温储热装置的压缩空气侧出口与高温储热装置的压缩空气侧入口连接；中低温储热装置的烟气侧入口与高温储热装置的烟气侧出口连接；高温储热装置的合成气侧出口分别连接固体氧化物燃料电池的阳极入口和燃烧室的燃料侧入口。高温储热装置的压缩空气侧入口与中低温储热装置的压缩空气侧出口连接，高温储热装置的压缩空气侧出口分别连接固体氧化物燃料电池的阴极入口和燃烧室的氧化剂侧入口，高温储热装置的烟气侧入口与燃气透平的出口连接。

其中，所述固体氧化物燃料电池发电子系统的固体氧化物燃料电池的阳极出口与燃烧室的燃料侧入口连接，固体氧化物燃料电池的阴极出口与燃烧室的氧化剂侧入口连接，固体氧化物燃料电池通过外接电路连接整流装置。

其中，所述燃气轮机发电子系统的燃烧室的出口与燃气透平的入口连接；燃气透平通过传动轴与发电机连接。

优选的，所述储热子系统为分温区级联储热方式，两个储热装置的储热方式可采用潜热储热、相变储热或化学储热，按照热源来源及温区的不同，将不同品味的热能分别储存在的高温储热装置和中低温储热装置中，从而降低储热过程换热温差，提高储热子系统的热能储存效率。

优选的，所述储热子系统不限于发明图例中所包含的两级级联储热，可根据温差、温区、及储热原理和储热热源的不同，设计成两级以上的级联储热子系统。

优选的，所述引射器的被引射流体为常压空气，工作流体为压缩空气，压缩空气可来自于压缩空气储罐，也可来自于压气机。通过少量压缩空气来引射常压空气，控制进入气化炉中的空气量。

优选的，通过合成气压缩机和合成气-冷却剂换热器将合成气压缩并降温后储存到合成气储罐中，以实现合成气的稳定储存。

优选的，空气压气机及合成气压气机可以是多级、带级间冷却的压气机。

优选的，所述压缩合成气-冷却剂换热器、压缩空气-冷却剂换热器和级间冷却器的冷却剂可以是水、盐水、导热油、乙二醇水溶液等。

优选的，一种煤气化固体氧化物燃料电池混合储能发电系统，其特征在于包括以下运行模式：

在储能模式下，利用电网负荷低谷电能或间歇性可再生能源所发电能，驱动压气机将空气压缩，使压缩空气流经换热器冷却后，存储于压缩空气储罐中；同时利用电网负荷低谷电能或间歇性可再生能源所发电能，完成制取合成气，并驱动除尘装置、脱汞装置、脱硫装置得到纯净合成气，驱动合成气压缩机对合成气进行压缩，并将合成气经合成气-冷却剂换热器冷却后，储存在合成气储罐中。

在释能模式下，让储存在压缩空气储罐中的压缩空气和合成气储罐中的压缩合成气经过储热装置升温后，分别进入固体氧化物燃料电池的阴极和阳极。固体氧化物燃料电池中发生电化学反应，产生直流电，根据需要经过整流装置转换成交流电。固体氧化物燃料电池的阳极排气和阴极排气进入燃烧室燃烧后，进入燃气透平膨胀做功，燃气透平带动发电机转动从而产生电能。所发电能用来满足电网高峰负荷需求。

当没有外来电能给煤气化子系统供电时，让储存在压缩空气储罐的压缩空气部分进入引射器，引射外界空气，增大流量后，经过合成气-空气换热器后进入气化炉，为气化炉中煤气化反应提供空气。同时，另一部分压缩空气经过储热装置加热后，经过燃烧室，进入燃气透平膨胀做功。燃气透平通过传动轴带动发电机发电，利用发电机所发电能，驱动除尘装置、脱汞装置、脱硫装置对气化炉中产生的合成气进行净化处理并存储。此外，也可以将净化后的合成气直接用于发电。在这种情况下，让纯净合成气和压缩空气经过储热装置升温后，进入固体氧化物燃料电池中发电。然后固体氧化物燃料电池的排气进入燃烧室中燃烧，升温升压后的气体进入燃气透平中膨胀做功，燃气透平通过传动轴带动发电机发电。

当所述煤气化子系统发生故障时，让储存在压缩空气储罐中的压缩空气经过储热装置加热后，经过燃烧室，直接进入燃气透平中膨胀做功，燃气透平带动发电机转动从而产生电能。

当所述固体氧化物燃料电池发生故障时，让储存在压缩空气储罐中的压缩空气和合成气储罐中的压缩合成气，经过储热装置升温之后，直接进入燃烧室中燃烧，升温升压后的燃烧气体进入燃气透平中膨胀做功，燃气透平带动发电机转动从而产生电能。

本发明具有以下优点及突出性技术效果：

运行模式灵活：本发明所述系统不仅可以利用电网负荷低谷电能或间歇性可再生能源所发电能为煤气化及净化过程、合成气储存过程、压缩空气储存过程提供能量；且可在电网负荷高峰时，释放储存的压缩合成气和压缩空气，供给固体氧化物燃料电池和燃气轮机发电，平抑电网负荷波动。而且提供了一些主要设备(煤气化子系统、固体氧化物燃料电池)发生故障时的运行方案，以及没有外来电源给煤气化子系统供电时的运行方案。因此，本系统具有根据运行条件及外部约束灵活选择运行模式的特点。

可对系统外部多种种类能源进行综合储存。本发明所述系统可综合利用电网负荷低谷电能、风电厂的“后夜风”所产生电能、太阳能所发电能、燃煤的化学能等不同种类的能源，并将上述能量存储转化为清洁的合成气、热能及电网高峰负荷电能。

对系统内部不同品味热能进行梯级储存、梯级利用：本发明所述储热子系统为分温区级联储热方式，按照热源来源及温区的不同，将不同品味的热能分别储存在不同温度区间的储热装置中，从而降低储热过程换热温差，提高储热子系统的热能储存效率。

本发明所述系统不仅具有调节电网负荷峰谷差、利用弃风、弃光等优点，并且将储能与固体氧化物燃料电池、煤气化技术有机结合，提高了系统的发电效率、降低了污染排放，解决了燃料来源问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种煤气化固体氧化物燃料电池混合储能发电系统的结构示意图。

图中各标号清单为：1-气化炉；2-合成气-水换热器；3-合成气-空气换热器；4-除尘装置；5-脱汞装置；6-脱硫装置；7-合成气压缩机；8-合成气-冷却剂换热器；9-合成气储罐；10-引射器；11-中低温储热装置；12-高温储热装置；13-固体氧化物燃料电池；14-整流装置；15-燃烧室；16-级间换热器；17-空气压气机；18-压缩空气-冷却剂换热器；19-压缩空气储罐；20-燃气透平；21-发电机；22，23，24，25，26，27，28，29，30，31，32，33，34-控制阀。

具体实施方式

本发明提供-种煤气化固体氧化物燃料电池混合储能发电系统，包括煤气化子系统、储气子系统、储热子系统、固体氧化物燃料电池发电子系统及燃气轮机发电子系统。

所述煤气化子系统包括气化炉1、合成气-水换热器2、合成气-空气换热器3、除尘装置4、脱汞装置5、脱硫装置6和引射器10。

所述储气子系统包括压缩空气单元及压缩合成气单元，所述压缩空气单元包括压气机17、级间换热器16、压缩空气-冷却剂换热器18、压缩空气储罐19；所述压缩合成气单元包括合成气压缩机7、合成气-冷却剂换热器8和合成气储罐9。

所述储热子系统为分温区级联储热装置，包括高温储热装置12和中低温储热装置11。

所述固体氧化物燃料电池子系统包括固体氧化物燃料电池13、整流装置14及相应的旁路管道。

所述燃气轮机子系统包括燃烧室15、燃气透平20及发电机21。

所述煤气化子系统的气化炉1的蒸汽入口与合成气-水换热器2的蒸汽侧出口连接，气化炉1的空气入口与合成气-空气换热器3的空气侧出口连接，气化炉1的合成气出口分别连接合成气-水换热器2的合成气侧入口和合成气-空气换热器3合成气侧入口；合成气-水换热器2的合成气侧出口与合成气-空气换热器3的合成气出口汇合后与除尘装置4的入口连接；合成气-空气换热器3的空气侧入口与引射器10的出口连接；除尘装置4的出口与脱汞装置5的入口连接；脱汞装置5的出口与脱硫装置6的入口连接；脱硫装置6的出口分别连接合成气压缩机7的入口和中低温储热装置11的11-a1入口。

所述储气子系统压缩空气单元的空气压气机17出口分别经控制阀33和控制阀32与压缩空气-冷却剂换热器18的压缩空气侧入口和高温储热装置12的12-b1入口连接。压缩空气-冷却剂换热器18的压缩空气侧出口与压缩空气储罐19的入口连接，压缩空气-冷却剂换热器18的冷却剂侧出口与级间冷却器16的冷却剂侧出口汇合后，连接到中低温储热装置11的11-d2入口；压缩空气储罐19的出口分别经控制阀30和控制阀31连接引射器10的工作流体入口和中低温储热装置11的11-b1入口。

所述储气子系统压缩合成气单元的合成气压气机7的出口与合成气-冷却剂换热器8的合成气侧入口连接，合成气-冷却剂换热器8的合成气侧出口与合成气储罐9的入口连接；合成气储罐9的出口通过控制阀23连接中低温储热装置11的11-a1入口。合成气储罐还设有其他用途供气出口。

所述储热子系统的中低温储热装置11的11-a2出口与高温储热装置12的12-a1入口连接，中低温储热装置11的11-b2出口经过控制阀34与高温储热装置12的12-b1入口连接，中低温储热装置11的11-c2入口与高温储热装置12的12-c1出口连接；高温储热装置12的12-a2出口分别经控制阀24和控制阀25连接固体氧化物燃料电池13的阳极入口和燃烧室15的15-1入口。高温储热装置12的12-b2出口分别经控制阀26和控制阀27连接固体氧化物燃料电池13的阴极入口和燃烧室15的15-2入口。高温储热装置12的12-c2入口与燃气透平20的出口连接。

所述固体氧化物燃料电池发电子系统的固体氧化物燃料电池13的阳极出口与燃烧室15的15-1入口连接，固体氧化物燃料电池13的阴极出口与燃烧室15的15-2入口连接，固体氧化物燃料电池13通过外接电路连接整流装置14。

所述燃气轮机发电子系统的燃烧室15的出口与燃气透平20的入口连接；燃气轮机20通过传动轴与发电机21连接。

所述储热子系统为分温区级联储热方式，两个储热装置的储热方式可采用潜热储热、相变储热或化学储热，按照热源来源及温区的不同，将不同品味的热能分别储存在高温储热装置12和中低温储热装置11中，从而降低储热过程换热温差，提高储热子系统的热能储存效率。

所述储热子系统不限于发明图例中所包含的中低温储热装置11和高温储热装置12两级级联储热，可根据温差、温区、及储热原理和储热热源的不同，设计成两级以上的级联储热子系统。本实施例采用两级联储，储热方式采用相变储热，本实施例中的中低温储热装置11的储热温度区间为100℃-200℃，高温储热装置12的储热温度区间为200℃-300℃。

所述引射器10的被引射流体为常压空气，工作流体为压缩空气，压缩空气可来自于压缩空气储罐，也可来自于压气机。通过少量压缩空气来引射常压空气，控制进入气化炉中的空气量。

通过合成气压缩机7和合成气-冷却剂换热器8将合成气压缩并降温后储存到合成气储罐9中，以实现合成气的稳定储存。合成气储罐的储气压力为3-7MPa，压缩空气储罐的储气压力为3-7MPa。空气压气机及合成气压气机可以是多级、带级间冷却的压气机。

所述压缩合成气-冷却剂换热器8、压缩空气-冷却剂换热器18和级间冷却器16的冷却剂可以是水、盐水、导热油、乙二醇水溶液等。

一种煤气化固体氧化物燃料电池混合储能发电系统，其特征在于包括以下运行模式：

在储能模式下，开启控制阀33，关闭控制阀32，利用电网负荷低谷电能或间歇性可再生能源所发电能驱动空气压气机17，将空气压缩，使压缩空气流经换热器18冷却后，存储于压缩空气储罐19中；同时，关闭控制阀22和控制阀23，利用电网负荷低谷电能或间歇性可再生能源所发电能完成制取合成气，驱动除尘装置4、脱汞装置5、脱硫装置6得到纯净合成气。驱动合成气压气机7对合成气的压缩，并将合成气经合成气-冷却剂换热器8冷却后，储存在合成气储罐9中。气化炉1的出口合成气温度为850℃-1000℃，换热后进入除尘装置4的合成气温度为110℃左右，脱硫装置6之后的纯净合成气为常温。

在释能模式下，开启控制阀31、控制阀34和控制阀26，关闭控制阀27，让储存在压缩空气储罐19的压缩空气经过中低温储热装置11和高温储热装置12依次升温后进入固体氧化物燃料电池13的阴极。同时，开启控制阀23和控制阀24，关闭控制阀25，让储存在合成气储罐9中的压缩合成气进过中低温储热装置11和高温储热装置12依次升温后，进入固体氧化物燃料电池13的阳极。其中，压缩空气储罐19和合成气储罐9出口的合成气和空气经过中低温储热装置11之后，温度升高至100℃-150℃，经过高温储热装置12之后，温度升高至200℃-300℃。升温后的合成气和空气在固体氧化物燃料电池13中发生电化学反应，产生直流电，根据需要经过整流装置14转换成交流电。固体氧化物燃料电池13出口750℃-900℃的阳极排气和阴极排气进入燃烧室15燃烧后，温度升高至800℃-950℃左右。然后进入燃气透平20膨胀做功，燃气透平20带动发电机21转动从而产生电能。所发电能用来满足电网高峰负荷需求。并将燃气透平20出口300℃-400℃排气中的热量分级储存在高温储热装置12和中低温储热装置11中。

当没有外来电能给煤气化子系统供电时，开启控制阀30、控制阀31、控制阀34和控制阀27，关闭控制阀26控制阀22和控制阀23，让储存在压缩空气储罐19的压缩空气部分进入引射器10，引射外界空气，增大流量后，混合空气经过合成气-空气换热器3温度升高至600℃-800℃后进入气化炉1，为气化炉1煤气化反应提供所需空气。同时，部分压缩空气经过中低温储热装置11、高温储热装置12升温，经过燃烧室15后进入燃气透平20膨胀做功，燃气透平20通过传动轴带动发电机21发电。利用发电机21所发电能，驱动除尘装置4、脱汞装置5、脱硫装置6对气化炉中产生的合成气进行净化处理并存储。此外，也可以将净化后的合成气直接用于发电。在这种情况下，开启控制阀22、控制阀24和控制阀26，关闭控制阀23、控制阀25和控制阀27，让纯净合成气和压缩空气经过中低温储热装置11、高温储热装置12升温后，进入固体氧化物燃料电池13中发电。然后固体氧化物燃料电池13的750℃-900℃排气进入燃烧室15燃烧，温度升高至800℃-950℃，随后进入燃气透平20中膨胀做功，燃气透平20通过传动轴带动发电机21发电。

当所述煤气化子系统发生故障时，开启控制阀31、控制阀34和控制阀27，关闭控制阀30、控制阀26、控制阀22和控制阀23，让储存在压缩空气储罐19中的压缩空气经过中低温储热装置11和高温储热装置12加热后，经过燃烧室15，进入燃气透平20中膨胀做功，燃气透平20带动发电机21转动从而产生电能。

当所述固体氧化物燃料电池发生故障时，开启控制阀23、控制阀25、控制阀31、控制阀34和控制阀27，关闭控制阀22、控制阀24和控制阀26，让储存在压缩空气储罐19中的压缩空气和合成气储罐9中的合成气，经过中低温储热装置11和高温储热装置12升温之后，直接进入燃烧室15中燃烧，升温升压后的燃烧气体进入燃气透平20中膨胀做功，燃气透平20带动发电机21转动从而产生电能。

最后说明的是，以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方案及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种煤气化固体氧化物燃料电池混合储能发电系统，其特征在于：包括煤气化子系统、储气子系统、储热子系统、固体氧化物燃料电池发电子系统、燃气轮机发电子系统。

所述煤气化子系统包括气化炉1、合成气-水换热器2、合成气-空气换热器3、除尘装置4、脱汞装置5、脱硫装置6和引射器10。

所述储气子系统包括压缩空气单元及压缩合成气单元，所述压缩空气单元包括压气机17、级间换热器16、压缩空气-冷却剂换热器18、压缩空气储罐19；所述压缩合成气单元包括合成气压缩机7、合成气-冷却剂换热器8和合成气储罐9。

所述储热子系统为分温区级联储热装置，包括高温储热装置12和中低温储热装置11。

所述煤气化子系统的气化炉1的蒸汽入口与合成气-水换热器2的蒸汽侧出口连接，气化炉1的空气入口与合成气-空气换热器3的空气侧出口连接，气化炉1的合成气出口分别连接合成气-水换热器2的合成气侧入口和合成气-空气换热器3合成气侧入口；合成气-水换热器2的合成气侧出口与合成气-空气换热器3的合成气侧出口汇合后，依次与除尘装置4、脱汞装置5、脱硫装置6连接；合成气-空气换热器3的空气侧入口与引射器10的出口连接。

所述储气子系统压缩合成气单元的合成气压缩机7的出口与合成气-冷却剂换热器8的合成气侧入口连接，合成气-冷却剂换热器8的合成气侧出口与合成气储罐9的入口连接；合成气储罐9的出口连接中低温储热装置11的11-a1入口。合成气储罐还设有其他用途供气出口。所述储气子系统压缩空气单元的压缩空气储罐19的出口分别连接引射器10的工作流体入口和中低温储热装置11的11-b1入口。

所述储热子系统中低温储热装置11的11-a2出口与高温储热装置12的12-a1入口连接，中低温储热装置11的11-b2出口通过控制阀34与高温储热装置12的12-b1入口连接，中低温储热装置11的11-c2入口与高温储热装置12的12-c1出口连接；高温储热装置12的12-a2出口分别经控制阀24和控制阀25连接固体氧化物燃料电池13的阳极入口和燃烧室15的15-1入口。高温储热装置12的12-b2出口分别经控制阀26和控制阀27连接固体氧化物燃料电池13的阴极入口和燃烧室15的15-2入口。高温储热装置12的12-c2入口与燃气透平20的出口连接。

2.根据权利要求1所述的一种煤气化固体氧化物燃料电池混合储能发电系统，其特征在于：所述储热子系统为分温区级联储热方式，两个储热装置的储热方式可采用潜热储热、相变储热或化学储热，按照热源来源及温区的不同，将不同品味的热能分别储存在的高温储热装置12和中低温储热装置11中，从而降低储热过程换热温差，提高储热子系统的热能储存效率。

3.根据权利要求1、2所述的一种煤气化固体氧化物燃料电池混合储能发电系统，其特征在于：所述储热子系统不限于发明图例中所包含的中低温储热装置11和高温储热装置12两级级联储热，可根据温差、温区、及储热原理和储热热源的不同，设计成两级以上的级联储热子系统。

4.根据权利要求1所述的一种煤气化固体氧化物燃料电池混合储能发电系统，其特征在于：所述引射器10的被引射流体为常压空气，工作流体为压缩空气，压缩空气可来自于压缩空气储罐，也可来自于压气机。通过少量压缩空气来引射常压空气，控制进入气化炉中的空气量。

5.根据权利要求1所述的一种煤气化固体氧化物燃料电池混合储能发电系统，其特征在于：通过合成气压缩机7和换热器8将合成气压缩并降温后储存到合成气储罐9中，以实现合成气的稳定储存。

6.一种煤气化固体氧化物燃料电池混合储能发电系统，其特征在于包括以下运行模式：

在储能模式下，开启控制阀33，关闭控制阀32，利用电网负荷低谷电能或间歇性可再生能源所发电能驱动压气机17，将空气压缩，使压缩空气流经换热器18冷却后，存储于压缩空气储罐19中；同时，关闭控制阀22和控制阀23，利用电网负荷低谷电能或间歇性可再生能源所发电能完成制取合成气，驱动除尘装置4、脱汞装置5、脱硫装置6得到纯净合成气，驱动合成气压缩机7的对合成气的压缩，并将合成气经合成气-冷却剂换热器8冷却后，储存在合成气储罐9中。

在释能模式下，开启控制阀31、控制阀34和控制阀26，关闭控制阀27，让储存在压缩空气储罐19的压缩空气经过中低温储热装置11和高温储热装置12依次升温后进入固体氧化物燃料电池13的阴极。同时，开启控制阀23和控制阀24，关闭控制阀25，让储存在合成气储罐9中的压缩合成气经过中低温储热装置11和高温储热装置12依次升温后，进入固体氧化物燃料电池13的阳极。固体氧化物燃料电池13中发生电化学反应，产生直流电，经过整流装置14转换成交流电。固体氧化物燃料电池13的阳极排气和阴极排气进入燃烧室15燃烧后，进入燃气透平20膨胀做功，燃气透平20带动发电机21转动从而产生电能。所发电能用来满足电网高峰负荷需求。并将燃气透平20排气中的热量分级储存在高温储热装置12和中低温储热装置11中。

当没有外来电能给煤气化子系统供电时，开启控制阀30、控制阀31、控制阀34和控制阀27，关闭控制阀32、控制阀26、控制阀22和控制阀23，让储存在压缩空气储罐19的压缩空气部分进入引射器10，引射外界空气，增大流量后，经过合成气-空气换热器3后进入气化炉1，为气化炉1中煤气化反应提供所需空气。同时，部分压缩空气经过中低温储热装置11、高温储热装置12加热后，经过燃烧室15，进入燃气透平20膨胀做功。利用发电机21所发电能，驱动除尘装置4、脱汞装置5、脱硫装置6对气化炉中产生的合成气进行净化处理并存储。此外，也可以将净化后的合成气直接用于发电。在这种情况下，开启控制阀22、控制阀24和控制阀26，关闭控制阀23、控制阀25和控制阀27，让纯净合成气和压缩空气经过中低温储热装置11、高温储热装置12升温后，进入固体氧化物燃料电池13中发电。然后固体氧化物燃料电池13的排气进入燃烧室15燃烧，升温升压后的气体进入燃气透平20中膨胀做功，燃气透平20通过传动轴带动发电机21发电。

当所述煤气化子系统发生故障时，开启控制阀31、控制阀34和控制阀27，关闭控制阀30、控制阀26、控制阀22和控制阀23，让储存在压缩空气储罐19中的压缩空气经过中低温储热装置11和高温储热装置12加热后，经过燃烧室15，进入燃气透平20中膨胀做功，燃气透平20带动发电机21转动从而产生电能。

当所述固体氧化物燃料电池发生故障时，开启控制阀23、控制阀25、控制阀31、控制阀34和控制阀27，关闭控制阀22、控制阀24和控制阀26，让储存在压缩空气储罐19中的压缩空气和合成气储罐9中的合成气，经过中低温储热装置11和高温储热装置12升温之后，直接进入燃烧室15中燃烧，升温升压后的燃烧气体进入燃气透平20中膨胀做功，燃气透平20带动发电机21转动从而产生电能。

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