[發明專利]一種甲醇廢水用于風電制氫調峰調頻系統

在審

• 申請號: 201910090724.2
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN109672196A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 曹曦;劉明義;朱勇;曹傳釗;朱連峻;鄭建濤;李晴;徐越
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J3/24;H02J3/38;C25B15/02;C25B11/04;C25B9/04;C25B1/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種甲醇廢水用于風電制氫調峰調頻系統，甲醇廢水過濾純化系統的出口與電解池的液體入口相連通，風力發電系統的輸出端與功率分配器的輸入端相連接，功率分配器的兩個輸出端分別與變壓器的輸入端及AC?DC控制器的輸入端，AC?DC控制器的輸出端與電解池的電源接口相連接，電解池的陰極產物出口與燃料電池的氫氣入口相連通，燃料電池的輸出端與DC?AC控制器的輸入端相連接，DC?AC控制器的輸出端與變壓器的輸入端相連接，變壓器的輸出端與電網相連接，該系統能夠利用甲醇解決風能間歇性、波動性及輸電容量限制的問題，同時解決大規模棄風棄電的問題。

技術領域

本發明屬于制氫和環保技術領域，涉及一種甲醇廢水用于風電制氫調峰調頻系統。

背景技術

甲醇作為一種重要的化工產品,常被用于各種化工產品的生產原料或反應溶劑,因此許多化工廢水中通常含有濃度較高的甲醇,直接排放會對環境造成十分嚴重的污染。為將甲醇廢水資源化利用及環境保護，我們需要采用合理的技術對廢水進行深度處理，達到可持續發展的目的。

據國家能源局統計數據顯示，2015年全國風電平均利用小時數1728小時，同比下降172小時，全國全年棄風電量339億千瓦時，平均棄風率高達15％，同比增長7％，其中棄風嚴重的地區主要有甘肅(棄風率39％)、新疆(棄風率32％)、吉林(棄風率32％)、內蒙古(棄風率18％)。2016年，全國風電平均利用小時數1742小時，同比增加14小時，全年棄風電量497億千瓦時，全國棄風較為嚴重的地區是甘肅(棄風率43％)、新疆(棄風率38％)、吉林(棄風率30％)內蒙古(棄風率21％)。棄風不僅降低風能資源利用率，還減少風電機組年利用小時數和風電場收益，使風電項目的進一步建設發展受到制約。

利用閑置的風能支撐電解水制氫消耗的電能，不僅可能提升風電系統的能源利用效率，降低發電控制系統的運行和維護成本，而且生產出附加產品氫氣，實現了風能資源的綜合利用。但是傳統的電解水制氫能耗(水分解電壓為1.23V)，通常每標準立方米氫氣的電耗在5kWh以上，且對水資源的消耗很大，導致電解水制氫成本增加。

研究降低制氫電耗的有關問題，是推廣電解水制氫的關鍵。甲醇廢水中含有大量甲醇，相比于傳統的生化、物理處理方法，對甲醇廢水進行電解處理，不僅可以實現污水的凈化，還能實現污水資源化。同時，甲醇的標準電位是0.02V，遠低于電解水的理論電壓(1.23V)。因此甲醇廢水可能在較低的能耗下實現電解制氫。甲醇電解的反應式為：

陽極：CH₃OH+H₂O＝6H⁺+CO₂+6e^-(1)

陰極：2H⁺+2e^-＝H₂(2)

總反應：CH₃OH+H₂O＝3H₂+CO₂(3)

由反應式可知，電解甲醇不僅可以利用甲醇本身的氫，還可以從水中獲得氫，因此，氫的利用率非常高。

然而現有技術中沒有出現利用甲醇提高解決風能間歇性、波動性及輸電容量限制的問題，進而不能解決大規模棄風棄電的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種甲醇廢水用于風電制氫調峰調頻系統，該系統能夠利用甲醇解決風能間歇性、波動性及輸電容量限制的問題，同時解決大規模棄風棄電的問題。

為達到上述目的，本發明所述的甲醇廢水用于風電制氫調峰調頻系統包括甲醇廢水過濾純化系統、電解池、風力發電系統、功率分配器、變壓器、AC-DC控制器、燃料電池、DC-AC控制器及電網；

甲醇廢水過濾純化系統包括過濾裝置、廢水儲罐、甲醇廢水輸入管道，其中，甲醇廢水輸入管道依次經過濾裝置及廢水儲罐與電解池的液體入口相連通；