风光-氢储能及煤化工联合生产系统技术方案

技术编号:21368253 阅读:41 留言:0更新日期:2019-06-15 10:51
本发明专利技术涉及一种风光‑氢储能及煤化工联合生产系统。风光‑氢储能及煤化工联合生产系统包括风电系统、光电系统、氢储能系统以及煤化工系统,所述煤化工系统包括水煤气生产装置,所述氢储能系统包括将风电系统或/和光电系统发出的多余电能进行电解水进行制氢、制氧的电解水装置,制得的氧气与氢气均供煤化工系统使用,所述风光‑氢储能及煤化工联合生产系统还包括用于对煤化工系统提供氢气的煤制氢装置。有益效果:煤制氢装置为煤化工系统提供氢气,当出现极端天气时,如风电、光伏发电都无法正常送电或停止输送电能时,煤制氢装置能够为煤化工系统提供氢气,从而保证生产。

Windscape-Hydrogen Energy Storage and Coal Chemical Co-production System

The invention relates to a combined production system of scenery, hydrogen energy storage and coal chemical industry. The combined production system of wind energy storage and coal chemical industry includes wind power system, photoelectric system, hydrogen energy storage system and coal chemical industry system. The coal chemical industry system includes a water gas production device. The hydrogen energy storage system includes an electrolytic water device for hydrogen production and oxygen production by electrolysing excess electric energy from wind power system or/or photoelectric system, and the oxygen and hydrogen produced are both supplied to coal. The combined production system of scenery, hydrogen energy storage and coal chemical industry also includes a coal hydrogen production device for supplying hydrogen to the coal chemical industry system. Beneficial effect: Coal hydrogen plant provides hydrogen for coal chemical industry system. When extreme weather occurs, such as wind power, photovoltaic power generation can not normally transmit electricity or stop transmitting electricity, coal hydrogen plant can provide hydrogen for coal chemical industry system, thus ensuring production.

【技术实现步骤摘要】
风光-氢储能及煤化工联合生产系统
本专利技术属于电力
,具体涉及一种风光-氢储能及煤化工联合生产系统。
技术介绍
弃风、弃光限电,是指风机、光伏处于正常情况下,由于当地消纳能力不足、风光电场建设工期不匹配和风光电不稳定等自身特点导致的部分风光电场发电暂停的现象。近几年来,我国新能源产业发展迅速,西北、华北等多个省份都部署了光伏发电、风力发电等项目。然而,随着新能源产业的急剧扩张,新能源富集地区弃风、弃光限电问题日益突出。根据国家能源局西北能源监管局发布的数据,2016年我国西北五省(区)弃风电量262.25亿千瓦时,弃风率33.34%。其中,甘肃、新疆弃风率分别高达43.11%和38.37%。西北五省(区)弃光电量70.42亿千瓦时,弃光率19.81%。其中,新疆、甘肃光伏发电运行较为困难,弃光率分别为32.23%和30.45%。氢储能技术作为一项前瞻性技术正广受关注,并被认为是解决弃风、弃光限电问题的关键技术。欧洲、美国、日本已制定氢储能发展战略,并迅速有序的推进,目前已取得积极成果。寻求利用氢储能技术解决我国弃风、弃光限电问题的方法已成为我国电力
重大研究课题。因我国弃风、弃光限电问题突出地多集中于煤炭资源丰富的西北地区。基于此,氢储能技术与煤化工产业相结合以解决弃风、弃光限电问题具有重要战略意义。现有技术的此类氢储能技术与煤化工产业相结合以解决弃风、弃光限电问题的生产系统,如中国专利公布号CN106230016A的专利技术专利说明书中所公开的一种风光-氢储能及煤化工混合动力发电系统,该系统包括风电系统、光电系统、氢储能系统以及煤化工系统,风电系统和光电系统组成风光互补系统。氢储能系统将风光互补系统发出的多余电能进行电解水,制氧、制氢,将氧气供煤化工系统使用,氢气为动力机提供能源。该系统将电网不能消纳的富裕风电和光电通过电解水制氢储能,储存的氢气除供给煤化工使用以简化其生产流程外,还可在需要时用于发电以维持电力系统安全稳定运行。但当出现极端天气时,如风电、光伏发电都无法正常送电或停止输送电能时,该系统无法保证正常生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种极端天气时也可保证正常生产的风光-氢储能及煤化工联合生产系统。为实现上述目的,本专利技术的风光-氢储能及煤化工联合生产系统的技术方案是:技术方案1,风光-氢储能及煤化工联合生产系统,包括风电系统、光电系统、氢储能系统以及煤化工系统,所述煤化工系统包括水煤气生产装置,所述氢储能系统包括将风电系统或/和光电系统发出的多余电能进行电解水进行制氢、制氧的电解水装置,制得的氧气与氢气均供煤化工系统使用,所述风光-氢储能及煤化工联合生产系统还包括用于对煤化工系统提供氢气的煤制氢装置。有益效果:氢储能系统利用风电系统和光电系统发出的多余电能进行电解水,制氢、制氧并提供给煤化工系统,煤制氢装置为煤化工系统提供氢气。当出现极端天气时,如风电、光伏发电都无法正常送电或停止输送电能时,煤制氢装置能够为煤化工系统提供氢气,从而保证生产。技术方案2,在技术方案1的基础上进一步改进,所述水煤气生产装置生产的水煤气、氢储能系统制得的氢气以及煤制氢装置生产的氢气供给甲醇生产装置。甲醇生产装置利用水煤气生产装置生产的水煤气以及氢储能系统生产的氢气制取甲醇,有利于充分利用煤化工系统和氢储能系统产物。技术方案3,在技术方案2的基础上进一步改进,甲醇生产装置生产的甲醇供给发电装置。利于甲醇进行发电,有利于充分利用制得的甲醇。技术方案4,在技术方案3的基础上进一步改进,所述发电装置包括燃气轮机和热力蒸汽发电机。发电装置设置燃气轮机与热力蒸汽发电机,两个发电机有利于增强发电装置使用稳定性。技术方案5,在技术方案4的基础上进一步改进,热力蒸汽发电机产生的热量供给供热管道。有利于充分利于蒸汽发电机产生的热量供暖。技术方案6,在技术方案1~5任一技术方案的基础上,所述煤制氢装置包括用于燃烧多余氢气的地面火炬系统。地面火炬系统有利于对无法消化的氢气进行泄压,保证煤制氢装置安全。技术方案7,在技术方案1~5任一技术方案的基础上,所述氢储能系统包括用于燃烧多余氢气的地面火炬系统。地面火炬系统有利于对无法消化的氢气进行泄压,保证氢储能系统安全。技术方案8,在技术方案1~5任一技术方案的基础上,电解水的水源为矿井废水。节约水资源的同时可处理矿井废水。技术方案9,在技术方案1~5任一技术方案的基础上,所述水煤气生产装置包括煤气化炉。使用煤气化炉生产水煤气生产效率高。技术方案10,在技术方案1~5任一技术方案的基础上,水煤气生产装置的原料为煤矸石以及矿井废水中的煤泥。有利于对矿场煤矸石以及矿井废水中的污泥进行处理。附图说明图1为本专利技术的风光-氢储能及煤化工联合生产系统实施例1的生产流程图;图2为本专利技术的风光-氢储能及煤化工联合生产系统实施例2的生产流程图;图3为本专利技术的风光-氢储能及煤化工联合生产系统实施例3的生产流程图;附图中:1、风电系统;2、光电系统;3、变电降压、整流;4、电解水装置;5、电网;6、矿井废水;7、煤矸石等低热值燃料;8、水;9、煤泥;10、氢气储罐;11、氧气储罐;12、煤气化炉;13、甲醇生产装置;14、粗甲醇;15、精甲醇;16、燃气轮机发电机;17、高纯氢气;18、煤制氢装置;19、地面火炬系统;20、自备氢燃料电池;21、粗甲醇储罐;22、热力蒸汽发电机;23、供暖系统;24、变电升压。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施方式作进一步说明。本专利技术的风光-氢储能及煤化工联合生产系统的具体实施例1,如图1所示,包括风电系统1和光电系统2,风电系统1即利用风力发电机将风能转换为电能的系统,光电系统2即利用多晶硅电池板将光能转换成电能的系统。风电系统1与光电系统2形成互补系统,可同时供电也可其中一个供电。风电系统1和光电系统2经过变电升压24经专用电网5输送到远方位于煤矿附近的煤化工厂,再经过变电降压、整流3,接入电解水装置4中,同时电网5作为用于电低谷时,存储电网5富余电能的电源,接入电解水装置4中。电解水装置4通过电解制成氢气和氧气,分别注入氢气储罐10和氧气储罐11,氢气储罐10中的部分氢气通过提纯制得高纯氢气17,高淳氢气17可以作为化工产品销售,氢气储罐10中的部分氢气制成自备氢燃料电池20备用。煤化工系统包括水煤气生产装置,水煤气生产装置包括煤气化炉12。根据化学反应制取水煤气原理可知,煤气化炉12生产水煤气的原材料为煤和水8,本实施例中的煤来源于煤矿中的煤矸石等低热值燃料7以及煤矿中的矿井废水6过滤得到的煤泥9,水8为过滤矿井废水6得到的水8。煤气化炉12采用这些原材料可对煤矿上的废水以及煤矸石等低热值燃料7进行处理,符合国家倡导的“节约、清洁、安全”的能源利用总体原则以及构建低碳、高效、可持续的现代能源体系。煤气化炉12生产水煤气所需要的大量氧气来源于氢储能系统电解水制得的氧气。煤气化炉12生产的水煤气通入到甲醇生产装置13中,由化学知识可知,氢气与一氧化碳在一定条件下反应生产甲醇,甲醇生产装置13通过水煤气生产装置生产的水煤气反应制得甲醇,水煤气中含有大量氢气与一氧化碳,并且甲醇生产装置13所需的氢气有一部分来源于氢储能系统电解水8生成的氢气,此外甲醇生本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种风光‑氢储能及煤化工联合生产系统,包括风电系统、光电系统、氢储能系统以及煤化工系统,所述煤化工系统包括水煤气生产装置,所述氢储能系统包括将风电系统或/和光电系统发出的多余电能电解水进行制氢、制氧的电解水装置,其特征在于:制得的氧气与氢气供煤化工系统使用,所述风光‑氢储能及煤化工联合生产系统还包括用于对煤化工系统提供氢气的煤制氢装置。

【技术特征摘要】
1.一种风光-氢储能及煤化工联合生产系统,包括风电系统、光电系统、氢储能系统以及煤化工系统,所述煤化工系统包括水煤气生产装置,所述氢储能系统包括将风电系统或/和光电系统发出的多余电能电解水进行制氢、制氧的电解水装置,其特征在于:制得的氧气与氢气供煤化工系统使用,所述风光-氢储能及煤化工联合生产系统还包括用于对煤化工系统提供氢气的煤制氢装置。2.根据权利要求1所述的风光-氢储能及煤化工联合生产系统,其特征在于:所述水煤气生产装置生产的水煤气、氢储能系统制得的氢气以及煤制氢装置生产的氢气供给甲醇生产装置。3.根据权利要求2所述的风光-氢储能及煤化工联合生产系统,其特征在于:甲醇生产装置生产的甲醇供给发电装置。4.根据权利要求3所述的风光-氢储能及煤化工联合生产系统,其特征在于:所述发电装置包括燃气轮机和热力蒸汽发电机...

【专利技术属性】
技术研发人员:田刚领林麟王向克张柳丽罗军李娟牛哲荟李占军高文强刘晓龙
申请(专利权)人:平高集团有限公司国家电网公司
类型:发明
国别省市:河南,41

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