[發明專利]一種消納海上風電的濱海燃煤電-氣綜合能源生產方法

在審

• 申請號: 202211266817.4
• 申請日: 2022-10-17
• 公開（公告）號: CN115710710A
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 梁睿;王琛;張鵬;黃宏旭;梁凱澤;李嘉翔;呂超賢;靳維;彭楠
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;F03D9/19;C25B9/65;C25B15/08;C01B32/50;C01B32/40;C07C1/12;C07C1/04;C07C9/04
• 代理公司: 北京淮海知識產權代理事務所(普通合伙) 32205
• 代理人: 楊曉亭

本發明公開了一種消納海上風電的濱海燃煤電?氣綜合能源生產方法，消納海上風電的濱海燃煤電?氣綜合能源生產體系包括海上風電發電系統、臨海氫氣制備系統、濱海燃煤發電系統、廢棄氣體分離系統、甲烷化氣體混合制備系統、儲氣系統和能源外送系統。本發明通過利用海上風電制造氫氣，解決風電遠距離并網消納帶來的成本及系統運行安全問題，同時，分離處理傳統燃煤電廠產生的含碳廢氣形成高純度一氧化碳及二氧化碳氣體，與氫氣一起作為甲烷化氣體的生產原料，減少燃煤電廠碳排放量，提升風電消納率，降低系統整體運行成本以及提高能源生產效率，可降低系統整體運行成本以及提高能源生產效率，提高區域能源系統綜合供應能力。

技術領域

本發明涉及一種能源生產方法，具體是一種消納海上風電的濱海燃煤電-氣綜合能源生產方法，屬于能源低碳生產技術領域。

背景技術

為應對全球氣候變化、推動人類可持續發展，在全球“碳中和”的時代大背景下，全球能源結構將深度調整，以石油、煤炭、天然氣等化石能源為主的傳統能源結構已無法滿足各國可持續發展的內在要求，轉變能源結構和能源的利用方式成為重要途徑，太陽能、風能、水能、核能、生物質能等清潔能源日益成為各國重點支持發展的能源類型。根據國際能源署(IEA)預測，到2030年全球可再生能源電力需求將占全球電力需求增量的80％，其中風能和光伏發電占比將從2019年的8％上升至近30％。

目前傳統各類清潔能源多為獨立生產，缺少不同能源之間互動互聯的生產模式，能源生產及使用的成本較高，難以形成低碳、可靠、經濟、綠色的能源供給方式。雖然隨著新型電力系統建設和再電氣化的不斷推進，海上風電和電解制氫作為產業開發的重點大量投入建設并使用，但一方面，海上風電場波動較大，并網會對陸上大電網帶來一定的沖擊，因此必須配置大量儲能等靈活性資源，這就帶來部分技術性及經濟性問題，且海上風電必須同時敷設高壓海纜，成本高昂；另一方面，雖然電解制氫可以實現海上風電消納，但氫能的運輸受行業技術的制約，氫元素密度大、運輸損失高，使得氫能運輸帶來的附加成本及安全成本較高。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種消納海上風電的濱海燃煤電-氣綜合能源生產方法，能夠解決海上風電遠距離輸送消納困難、燃煤發電廠碳排放高的問題，達到經濟高效消納可再生能源、降低發電側碳排放以及各類能源綜合生產的目的。

為實現上述目的，本消納海上風電的濱海燃煤電-氣綜合能源生產體系包括海上風電發電系統、臨海氫氣制備系統、濱海燃煤發電系統、廢棄氣體分離系統、甲烷化氣體混合制備系統、儲氣系統和能源外送系統；濱海燃煤發電系統的煙氣排放口通過廢氣收集裝置與廢氣分離系統的輸入端連接，濱海燃煤發電系統的電能輸出端與能源外送系統連接；海上風電發電系統包括依次電連接的海上風電發電機組、海上升壓站、海底電纜和陸上降壓站；儲氣系統包括氧氣儲氣部分、氫氣儲氣部分和富碳弛放氣體儲氣部分；臨海氫氣制備系統包括海水電解部分和氣體外輸部分，海水電解部分與陸上降壓站電連接，氣體外輸部分的氫氣輸出端與儲氣系統的氫氣儲氣部分的輸入端連接，氣體外輸部分的氧氣輸出端與儲氣系統的氧氣儲氣部分的輸入端連接；廢氣分離系統的輸出端與儲氣系統的富碳弛放氣體儲氣部分的輸入端連接；甲烷化氣體混合制備系統包括依次連接的原料輸入部分、甲烷氣體制備部分和余碳脫除部分，余碳脫除部分的輸出端與能源外送系統連接；儲氣系統的氫氣儲氣部分的輸出端和富碳弛放氣體儲氣部分的輸出端分別與甲烷化氣體混合制備系統的原料輸入部分連接，儲氣系統的氧氣儲氣部分的輸出端與能源外送系統連接；

濱海燃煤發電系統生產的電能送至能源外送系統進行外送，濱海燃煤發電系統在生產電能的過程中產生的含大量碳化物、硫化物的有害煙氣通過廢氣收集裝置統一收集并送至廢氣分離系統進行處理，廢氣分離系統將含硫有害煙氣分離形成包括一氧化碳和二氧化碳的富碳弛放氣體，并進入儲氣系統的富碳弛放氣體儲氣部分存儲；