[發(fā)明專(zhuān)利]一種利用電解水與碳基燃料發(fā)電耦合用于綠電調(diào)峰儲(chǔ)能和消納的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310017817.9
• 申請(qǐng)日: 2023-01-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116031908A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周紅軍;周穎;張松林;徐春明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)(北京);北京碳零氫電科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/28
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/28;H02J3/38;H02J15/00;C25B1/04;C01B32/50;C01B32/40;C25B9/65;C10G2/00
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 張麗;韓蕾

本發(fā)明提供了一種利用電解水與碳基燃料發(fā)電耦合用于綠電調(diào)峰儲(chǔ)能和消納的方法，該方法包括以下步驟：步驟1：利用綠電進(jìn)行電解水生產(chǎn)氫氣和氧氣；步驟2：在調(diào)峰的峰谷時(shí)間內(nèi)，使步驟1生產(chǎn)的氧氣與碳基燃料反應(yīng)發(fā)電并生成二氧化碳和水；步驟3：使步驟2生成的二氧化碳和氫氣反應(yīng)生成碳基合成燃料和水，或者，使步驟2生成的二氧化碳和氫反應(yīng)生成一氧化碳和水，一氧化碳和氫氣反應(yīng)生成碳基燃料。該方法通過(guò)電解水與碳基燃料發(fā)電耦合解決綠電的調(diào)峰、儲(chǔ)能和消納難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用電解水與碳基燃料發(fā)電耦合用于綠電調(diào)峰儲(chǔ)能和消納的方法，屬于能源技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光伏風(fēng)電等綠電取代化石能源的發(fā)電已是必然趨勢(shì)，但光伏風(fēng)電等綠電具有隨機(jī)性和時(shí)間分布，使傳統(tǒng)的電網(wǎng)難以穩(wěn)定運(yùn)行，需要調(diào)峰和儲(chǔ)存。

同時(shí)隨著光伏風(fēng)電的發(fā)展，利用綠電作為能源對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)再電氣化消納，生產(chǎn)低碳化綠色產(chǎn)品時(shí)代也將到來(lái)。

光伏風(fēng)電接入傳統(tǒng)電網(wǎng)，需要煤油氣等化石燃料發(fā)電調(diào)峰，隨著CO₂排放氣候變暖及化石能源終究會(huì)耗盡的限制，控制化石燃料發(fā)電成為人類(lèi)共識(shí)。但隨著光伏風(fēng)電的比例增多，調(diào)峰、儲(chǔ)存和消納成為面對(duì)的難題需要克服。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種利用電解水與碳基燃料發(fā)電耦合用于綠電調(diào)峰儲(chǔ)能和消納的方法，該方法通過(guò)電解水與碳基燃料發(fā)電耦合解決綠電的調(diào)峰、儲(chǔ)能和消納難題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種利用電解水與碳基燃料發(fā)電耦合用于綠電調(diào)峰儲(chǔ)能和消納的方法，其包括以下步驟：

步驟1：利用綠電進(jìn)行電解水生產(chǎn)氫氣和氧氣；

步驟2：在調(diào)峰的峰谷時(shí)間內(nèi)，使步驟1生產(chǎn)的氧氣與碳基燃料反應(yīng)發(fā)電并生成二氧化碳和水；

步驟3：使步驟2生成的二氧化碳和氫氣反應(yīng)生成碳基合成燃料和水，或者，使步驟2生成的二氧化碳和氫反應(yīng)生成一氧化碳和水，一氧化碳和氫氣反應(yīng)生成碳基燃料。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明所提供的方法也可以先進(jìn)行步驟2，這種情況下，啟動(dòng)反應(yīng)的氧氣可以來(lái)自于空氣，該步驟所發(fā)的電可以用于電解水制取氫氣和氧氣，氧氣再循環(huán)至“氧氣與碳基燃料反應(yīng)發(fā)電”的反應(yīng)中。

化石燃料發(fā)電調(diào)峰特別是煤發(fā)電廠調(diào)峰易具經(jīng)濟(jì)性，但碳基燃料的燃煤發(fā)電同時(shí)排放CO₂，核心是發(fā)電可控。本發(fā)明采取逆向思維，以CO₂為碳資源，通過(guò)電賦能CO₂資源，循環(huán)成為碳燃基料用于發(fā)電，實(shí)質(zhì)上是利用碳基燃料循環(huán)可控發(fā)電，以調(diào)峰控制光伏風(fēng)電的隨機(jī)性和時(shí)間分布。

在上述方法中，優(yōu)選地，所述步驟2采用的碳基燃料包括甲烷、甲醇、乙醇、碳酸二甲酯(DMC)、油品、煤和生物質(zhì)燃料等中的一種或兩種以上的組合。

在上述方法中，優(yōu)選地，所述步驟3生成的碳基合成燃料包括甲烷、甲醇、乙醇、碳酸二甲酯和FT油品(采用FT合成獲得)中的一種或兩種以上的組合。這些碳基合成染料能夠通過(guò)燃燒或燃料電池發(fā)電，實(shí)現(xiàn)碳資源的循環(huán)。甲醇、乙醇、碳酸二甲酯、FT合成油的一些組分又是高附加值的化學(xué)品，以此路線又可顛覆現(xiàn)有利用煤油氣為原料生產(chǎn)上述化學(xué)品的技術(shù)路線，即把CO₂作為碳資源原料為起點(diǎn)，通過(guò)系列反應(yīng)，賦能合成與生產(chǎn)傳統(tǒng)以煤油氣為原料生產(chǎn)的一些精細(xì)碳基產(chǎn)品，而這些精細(xì)碳基產(chǎn)品實(shí)質(zhì)上是儲(chǔ)存和消納了綠電。

在上述方法中，優(yōu)選地，所述步驟2中，氧氣與碳基燃料反應(yīng)發(fā)電并生成二氧化碳和水通過(guò)碳基燃料的燃燒實(shí)現(xiàn)，或者通過(guò)燃料電池發(fā)電實(shí)現(xiàn)。