利用富余电力与沼气联合制生物天然气的电力储能系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种利用富余电力与沼气联合制生物天然气的电力储能系统及方法。它包括可再生能源发电装置，所述的可再生能源发电装置连接电解水装置，所述的电解水装置连接储氢罐，所述的储氢罐连接燃料电池装置，所述的燃料电池装置连接市政电网，还包括沼气供应装置，所述的沼气供应装置连接沼气净化装置，沼气净化装置连接甲烷化装置，甲烷化装置连接生物天然气储罐，生物天然气储罐分别连接燃料电池装置和天然气管道，储氢罐还连接甲烷化装置。本发明专利技术富余电力通过电解水制氢，沼气加氢甲烷化制备天然气，制取的氢气和一部分天然气通过燃料电池发电，制备的另一部分天然气可以用作其他用途，实现削峰填谷及沼气的综合利用。

The electric energy storage system and method of producing bio natural gas by using surplus electric power and biogas

The invention provides an electric energy storage system and method for producing bio natural gas by combining surplus electric power and biogas. It includes a renewable energy power generation device, the renewable energy power generation device is connected with an electrolytic water device, the electrolytic water device is connected with a hydrogen storage tank, the hydrogen storage tank is connected with a fuel cell device, the fuel cell device is connected with a municipal power grid, and the biogas supply device is connected with a biogas purification device, and the biogas purification device is connected with a methane The methanation device is connected with the biological natural gas storage tank, the biological natural gas storage tank is connected with the fuel cell device and the natural gas pipeline respectively, and the hydrogen storage tank is also connected with the methanation device. The surplus power of the invention is produced by electrolyzing water to produce hydrogen, methane hydrogenation of biogas to prepare natural gas. The hydrogen and part of natural gas are generated by fuel cell, and the other part of natural gas can be used for other purposes to realize peak cutting, valley filling and comprehensive utilization of biogas.

【技术实现步骤摘要】
利用富余电力与沼气联合制生物天然气的电力储能系统及方法
本专利技术属于能源综合利用回收利用领域，涉及一种利用富余电力与沼气联合制生物天然气的电力储能系统及方法。
技术介绍
峰谷电价也称“分时电价”。按高峰用电和低谷用电分别计算电费的一种电价制度。高峰用电，一般指用电单位较集中，供电紧张时的用电，如在白天，收费标准较高低谷用电，一般指用电单位较少、供电较充足时的用电，如在夜间，收费标准较低。实行峰谷电价有利于促使用电单位错开用电时间，充分利用设备和能源。然而，在低谷用电时，有大量富余电力没有得到使用，也不能形成储能。沼气的主要成分是甲烷。沼气由50％-80％甲烷CH4、20％-40％二氧化碳CO2、0％-5％氮气N2、小于1％的氢气H2、小于0.4％的氧气O2与0.1％-3％硫化氢H2S等气体组成。由于沼气含有少量硫化氢，所以略带臭味，其特性与天然气相似。沼气的主要成分甲烷是一种理想的气体燃料，它无色无味，与适量空气混合后即会燃烧，每立方米纯甲烷的发热量为34000千焦，每立方米沼气的发热量约为20800－23600千焦。即1立方米沼气完全燃烧后，能产生相当于0.7千克无烟煤提供的热量。与其它燃气相比，其抗爆性能较好，是一种很好的清洁燃料。但由于沼气中含有20％-40％的二氧化碳，使其燃烧值降低，另一方面，二氧化碳的存在，使沼气不易储存也不易运输。如何将沼气进行处理，生产便于运输及使用的天然气，并将低谷电进行充分利用储能，实现削峰填谷，是当前亟需解决的问题。专利技术内容本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种利用富余电力与沼气联合制生物天然气的电力储能系统。本专利技术的另一目的是针对上述问题，提供一种利用富余电力与沼气联合制生物天然气的电力储能方法。为达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：一种利用富余电力与沼气联合制生物天然气的电力储能系统，包括可再生能源发电装置，所述的可再生能源发电装置连接电解水装置，所述的电解水装置连接储氢罐，所述的储氢罐连接燃料电池装置，所述的燃料电池装置连接市政电网，还包括沼气供应装置，所述的沼气供应装置连接沼气净化装置，沼气净化装置连接甲烷化装置，甲烷化装置连接生物天然气储罐，生物天然气储罐分别连接燃料电池装置和天然气管道，储氢罐还连接甲烷化装置。在上述的用富余电力与沼气联合制生物天然气的电力储能系统中，所述的沼气供应装置包括沼气池，以及连接沼气池的储气柜，所述的储气柜连接沼气净化装置，所述的沼气净化装置通过气体混合器连接甲烷化装置。在上述的用富余电力与沼气联合制生物天然气的电力储能系统中，所述的沼气净化装置包括连接储气柜的风机，风机连接过滤器，过滤器连接脱硫塔，脱硫塔连接干燥塔，干燥塔连接气体混合器，甲烷化装置通过第一换热器连接气液分离器，气液分离器连接生物天然气储罐和水箱，水箱通过第一换热器连接沼气池，电解水装置连接气体混合器。在上述的用富余电力与沼气联合制生物天然气的电力储能系统中，所述的第一换热器通过分流器连接沼气池和控温器，所述的控温器连接电解水装置。在上述的用富余电力与沼气联合制生物天然气的电力储能系统中，所述的沼气净化装置包括连接储气柜的风机，风机连接过滤器，过滤器连接干燥塔，干燥塔连接脱硫塔，脱硫塔连接气体混合器，气体混合器连接甲烷化装置，电解水装置连接气体混合器。在上述的用富余电力与沼气联合制生物天然气的电力储能系统中，所述的甲烷化装置包括第一甲烷化器和第二甲烷化器，所述的气体混合器连接第一甲烷化器，第一甲烷化器通过第二换热器连接第二甲烷化器，第二甲烷化器连接第一换热器。在上述的用富余电力与沼气联合制生物天然气的电力储能系统中，所述的第二换热器连接控温器，控温器连接电解水装置。在上述的用富余电力与沼气联合制生物天然气的电力储能系统中，所述的可再生能源发电装置为水力发电站、风力发电站或太阳能发电站。一种用富余电力与沼气联合制生物天然气的电力储能方法，可再生能源发电装置发电后将电力输入给电解水装置，使电解水装置将水电解后产生氢气，在电力使用谷点时，沼气供应装置产生的沼气经过沼气净化装置净化后进入到甲烷化装置中，电解水装置产生的氢气进入到甲烷化装置中，与沼气中的二氧化碳气体反应生产甲烷气体，甲烷气体储存到生物天然气储罐中，生物天然气储罐的甲烷输入到天然气管道中，在电力使用峰点时，电解水装置产生的氢气输入到燃料电池装置中，使化学能转化为电能，燃料电池装置的电能输入到市政电网中，实现电力的削峰填谷。在上述的用富余电力与沼气联合制生物天然气的电力储能方法中，在电力使用峰点时，生物天然气储罐的甲烷输入到燃料电池装置中，使化学能转化为电能，燃料电池装置的电能输入到市政电网中，燃料电池装置产生的二氧化碳和水分别输入到甲烷化装置和电解水装置中，为甲烷化装置和电解水装置提供原料。与现有的技术相比，本专利技术的优点在于：1、富余电力通过电解水制氢，沼气加氢甲烷化制备天然气，制取的氢气和一部分天然气通过燃料电池发电，制备的另一部分天然气可以用作其他用途，实现削峰填谷及沼气的综合利用。2、在生产过程中，将二氧化碳与氢气反应，使其生成甲烷，从而减少了二氧化碳的排放，更符合环保要求。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术的沼气供应装置、甲烷化装置和电解水装置的连接示意图。图3是本专利技术的沼气供应装置、甲烷化装置和电解水装置的另一种连接示意图。图4是本专利技术的沼气供应装置、甲烷化装置和电解水装置的另一种连接示意图。图中：可再生能源发电装置1、电解水装置2、储氢罐3、燃料电池装置4、市政电网5、沼气供应装置6、沼气净化装置7、甲烷化装置8、生物天然气储罐9、天然气管道10、沼气池11、储气柜12、气体混合器13、风机14、过滤器15、脱硫塔16、干燥塔17、第一换热器18、气液分离器19、水箱20、分流器21、控温器22、第一甲烷化器23、第二甲烷化器24、第二甲烷化器24、第二换热器25。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行进一步说明。如图1所示，一种利用富余电力与沼气联合制生物天然气的电力储能系统，包括可再生能源发电装置1，所述的可再生能源发电装置1连接电解水装置2，所述的电解水装置2连接储氢罐3，水源100连接电解水装置2，为电解水装置100提供水源，所述的储氢罐3连接燃料电池装置4，所述的燃料电池装置4连接市政电网5，还包括沼气供应装置6，所述的沼气供应装置6连接沼气净化装置7，沼气净化装置7连接甲烷化装置8，甲烷化装置8连接生物天然气储罐9，生物天然气储罐9分别连接燃料电池装置4和天然气管道10，储氢罐3还连接甲烷化装置8。优选方案，市政电网5连接电解水装置2。在谷点时，市政电网5的富余电力给电解水装置2供电，电解水装置2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用富余电力与沼气联合制生物天然气的电力储能系统，其特征在于，包括可再生能源发电装置(1)，所述的可再生能源发电装置(1)连接电解水装置(2)，所述的电解水装置(2)连接储氢罐(3)，所述的储氢罐(3)连接燃料电池装置(4)，所述的燃料电池装置(4)连接市政电网(5)，还包括沼气供应装置(6)，所述的沼气供应装置(6)连接沼气净化装置(7)，沼气净化装置(7)连接甲烷化装置(8)，甲烷化装置(8)连接生物天然气储罐(9)，生物天然气储罐(9)分别连接燃料电池装置(4)和天然气管道(10)，储氢罐(3)还连接甲烷化装置(8)。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用富余电力与沼气联合制生物天然气的电力储能系统，其特征在于，包括可再生能源发电装置(1)，所述的可再生能源发电装置(1)连接电解水装置(2)，所述的电解水装置(2)连接储氢罐(3)，所述的储氢罐(3)连接燃料电池装置(4)，所述的燃料电池装置(4)连接市政电网(5)，还包括沼气供应装置(6)，所述的沼气供应装置(6)连接沼气净化装置(7)，沼气净化装置(7)连接甲烷化装置(8)，甲烷化装置(8)连接生物天然气储罐(9)，生物天然气储罐(9)分别连接燃料电池装置(4)和天然气管道(10)，储氢罐(3)还连接甲烷化装置(8)。


2.根据权利要求1所述的用富余电力与沼气联合制生物天然气的电力储能系统，其特征在于，所述的沼气供应装置(6)包括沼气池(11)，以及连接沼气池(11)的储气柜(12)，所述的储气柜(12)连接沼气净化装置(7)，所述的沼气净化装置(7)通过气体混合器(13)连接甲烷化装置(8)。


3.根据权利要求2所述的用富余电力与沼气联合制生物天然气的电力储能系统，其特征在于，所述的沼气净化装置(7)包括连接储气柜(12)的风机(14)，风机(14)连接过滤器(15)，过滤器(15)连接脱硫塔(16)，脱硫塔(16)连接干燥塔(17)，干燥塔(17)连接气体混合器(13)，甲烷化装置(8)通过第一换热器(18)连接气液分离器(19)，气液分离器(19)连接生物天然气储罐(9)和水箱(20)，水箱(20)通过第一换热器(18)连接沼气池(11)，电解水装置(2)连接气体混合器(13)。


4.根据权利要求3所述的用富余电力与沼气联合制生物天然气的电力储能系统，其特征在于，所述的第一换热器(18)通过分流器(21)连接沼气池(11)和控温器(22)，所述的控温器(22)连接电解水装置(2)。


5.根据权利要求2所述的用富余电力与沼气联合制生物天然气的电力储能系统，其特征在于，所述的沼气净化装置(7)包括连接储气柜(12)的风机(14)，风机(14)连接过滤器(15)，过滤器(15)连接干燥塔(17)，干燥塔(17)连接脱硫塔(16...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴剑，胡强，曾庆，林今，
申请(专利权)人：浙江臻泰能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33