一种港口热电联供系统技术方案

本发明专利技术公开了一种港口热电联供系统，以碳捕捉技术收集工业生产释放的二氧化碳，采用风电能和光伏电能实施绿电制氢后和收集的二氧化碳制备甲醇，能减少排放到空气中的二氧化碳浓度，有效减排二氧化碳而改善环境，形成的低碳可存储的液态甲醇能安全和便利的进行存储与运输；在通过风电能、光伏电能和氢能实现稳定的给港口机械设备、港口办公建筑供电同时，还能利用制甲醇设备、甲醇制氢设备以及氢燃料电池工作时产生的热能给港口办公建筑供热；甲醇制氢设备在制氢期间生成的二氧化碳能够再利用于制甲醇；本发明专利技术提出的热电联供系统有效减排二氧化碳，实现新能源在港口的综合利用，助力智慧绿色港口建设，为实现“碳达峰”、“碳中和”目标贡献力量。目标贡献力量。目标贡献力量。

【技术实现步骤摘要】
一种港口热电联供系统


[0001]本专利技术属于自动化码头
，具体地说，是涉及一种港口氢能热电联供系统。

技术介绍

[0002]随着智慧绿色港口建设的迅速发展，以氢能作为港口动力的技术研究在不断深入，需要研究通过风电、光伏等绿色能源与氢燃料电池提供的电力给港口机械设备以及办公楼等供能，但目前受限于风电、光伏的不稳定供电以及氢能储运环节的经济性与安全性等问题，这些新能源还不能得到大面积推广应用。
[0003]同时，近年来大气中二氧化碳含量不断上升，由温室效应导致全球气候变化。据统计分析，使用化石能源后排放的二氧化碳是造成全球变暖的主要因素。目前化石能源在国民经济中具有重要的地位，大型发电厂、钢铁厂、化工厂等企业使用化石能源时会产生大量二氧化碳。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出一种港口热电联供系统从而建立一套新能源供应体系，采用风能、光伏能和氢能三种方式实现多元化电能互补，保证任何时间都能无缝持续供应稳定的电能，合成甲醇为液态燃料，能安全和便利的进行氢能存储和运输，解决氢能储运环节的经济性与安全性问题；能综合利用制甲醇设备和甲醇制氢设备以及氢燃料电池工作时产生的热能给港口办公建筑供热；制甲醇过程中，采用了碳捕捉技术对工业生产中释放的二氧化碳进行吸收和使用，同时，对发电过程中产生的二氧化碳进行再利用。
[0005]本专利技术采用以下技术方案予以实现：提出一种港口热电联供系统，包括：二氧化碳收集系统，基于碳捕捉技术收集工业生产中释放的二氧化碳；风力发电设备，输出风电能；太阳能发电设备，输出光伏电能；电解水制氢设备，利用风电能和光伏电能进行电解水制氢气；制甲醇设备，连接二氧化碳收集系统和电解水制氢设备，通过合成氢气、二氧化碳制取甲醇；甲醇存储设备，存储制甲醇设备制取的甲醇；甲醇制氢设备，连接甲醇存储设备，利用甲醇制取氢气；制氢过程中产生的二氧化碳供给制甲醇设备；氢燃料电池，由甲醇制氢设备提供氢气，输出第一电能；储热装置，收集制甲醇设备在制备甲醇过程中产生的热能，收集甲醇制氢设备在制氢过程中产生的热能，以及，收集氢燃料电池产生的热能；供电智控系统，控制风电能、光伏电能向港口机械设备、港口办公建筑、电解水制氢设备和制甲醇设备供电；控制电解水制氢设备与制甲醇设备联合制备甲醇并存储；控制
氢燃料电池为港口机械设备和港口办公建筑供电；供热智控系统，在港口办公建筑需要供热时，向供电智控系统发起供热请求，若储热装置的热量未达到储热最高值，供电智控系统控制电解水制氢设备和制甲醇设备同时启动、或甲醇制氢设备和氢燃料电池同时启动，由启动的设备产生热能存储至储热装置，基于储热装置的储热为港口办公建筑供热；在储热装置的热量达到储热最高值时，向供电智控系统发出信息，所述供电智控系统控制电解水制氢设备和制甲醇设备通过风冷方式向空气散热、或甲醇制氢设备和氢燃料电池通过风冷方式向空气散热。
[0006]在本专利技术一些实施例中，所述系统还包括：风力监测器，用于监测港口风力强度，并向所述供电智控系统上报风力信息；光照监测器，用于监测港口光照强度，并向所述供电智控系统上报光照信息；所述供电智控系统，在风力低于风力发电阈值或光照低于光照阈值时，判断太阳能发电设备或风力发电设备并网发电量能否达到额定发电量，若能，则并网发电设备供电线路，若否，则控制甲醇制氢设备启动，产生氢气供给氢燃料电池，由氢燃料电池发电供港口机械设备和港口办公建筑使用。
[0007]在本专利技术一些实施例中，所述供电智控系统，还用于：根据风力信息和光照信息预估发电量；根据港口机械设备与港口办公建筑的用电量和港口装卸计划预估用电量；当发电量大于用电量时，分配电量至港口机械设备和港口办公建筑，同时，控制电解水制氢设备及制甲醇设备启动制备氢气和甲醇；当发电量等于用电量时，分配电量至港口机械设备和港口办公建筑；当发电量小于用电量时，分配电量至港口机械设备和港口办公建筑，并启动甲醇制氢设备制氢，氢气进入氢燃料电池发电，氢燃料电池产生的第一电能与风电能和光伏电能并网供给港口机械设备和港口办公建筑。
[0008]在本专利技术一些实施例中，所述系统还包括：甲醇储量监测设备，用于监测甲醇存储设备的甲醇储量，并向所述供电智控系统上报储量信息；所述供电智控系统，根据储量信息计算甲醇消耗量与发电量的比例，根据用电量估算甲醇剩余储量。
[0009]在本专利技术一些实施例中，所述储热装置包括其配套设备，包括换热器、散热器、和循环泵；其中，换热器安装于制甲醇设备、甲醇制氢设备和氢燃料电池的散热位置上，通过独立的循环管路与配套的散热器连接，散热器安装于储热装置中；循环管路中加注冷却液，基于循环泵的驱动，冷却液将热量输送至储热装置；所述储热装置采用熔盐储热技术，在需要供热时通过熔盐泵输送高温熔盐进入到换热系统中，与供热的循环水换热，换热后的循环水为港口办公建筑供热。
[0010]在本专利技术一些实施例中，所述二氧化碳收集系统收集的二氧化碳和所述甲醇制氢设备在制氢过程中产生的二氧化碳存储在储罐中。
[0011]在本专利技术一些实施例中，所述供电智控系统，在风电能和光伏电能大于港口机械设备和港口办公建筑用电量时，控制风电能和光伏电能为港口机械设备和港口办公建筑供电，以及，为电解水制氢设备和制甲醇设备供电，控制电解水制氢设备和制甲醇设备制备氢气和甲醇；在风电能和光伏电能小于港口机械设备和港口办公建筑用电量时，控制甲醇制氢设备制氢，氢气进入氢燃料电池发电，氢燃料电池输出第一电能为港口机械设备和港口办公建筑供电。
[0012]在本专利技术一些实施例中，所述系统还包括服务器管理系统，配置前置服务器、WEB服务器和历史服务器；其中，前置服务器，用于获取供电智控系统的数据对其进行预处理，
将预处理后的数据转发给历史服务器，与历史服务器之间的数据同步；历史服务器，用于为供电智控系统和供热智控系统提供数据存储；接收前置服务器转发的数据进行存储；WEB服务器，用于各前置服务器之间的数据交换，以实现可以通过局域网使用港口热电联供系统的功能；获取供电智控系统和供热智控系统的数据，计算各数据的排行、年度月度同比、环比，同步显示至供电智控系统和供热智控系统。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是：本专利技术提出的港口热电联供系统，以碳捕捉技术收集工业生产中释放的二氧化碳，采用风电能和光伏电能实施绿电制氢后和收集的二氧化碳制备甲醇，能减少排放到空气中的二氧化碳浓度，有效减排二氧化碳而改善环境，形成的低碳可存储的液态甲醇能安全和便利的进行存储与运输，可解决氢能储运环节的经济性与安全性等问题；在通过风电能、光伏电能和氢能实现稳定的给港口机械设备、港口办公建筑供电同时，还能利用制甲醇设备、甲醇制氢设备以及氢燃料电池工作时产生的热能给港口办公建筑供热；甲醇制氢设备在制氢期间生成的二氧化碳能够再利用于制甲醇；本专利技术提出的热电联供系统对于深层次挖掘清洁能源多元化，减少“弃风弃光”率，有效减排二氧化碳等方面都非常有益，可实现新能源在港口的综合利用，解决港口当前在新能源推广中存在的问题，助力智慧绿色港口建设。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种港口热电联供系统，其特征在于，包括：二氧化碳收集系统，基于碳捕捉技术收集工业生产中释放的二氧化碳；风力发电设备，输出风电能；太阳能发电设备，输出光伏电能；电解水制氢设备，利用风电能和光伏电能进行电解水制氢气；制甲醇设备，连接二氧化碳收集系统和电解水制氢设备，通过合成氢气、二氧化碳制取甲醇；甲醇存储设备，存储制甲醇设备制取的甲醇；甲醇制氢设备，连接甲醇存储设备，利用甲醇制取氢气；制氢过程中产生的二氧化碳供给制甲醇设备；氢燃料电池，由甲醇制氢设备提供氢气，输出第一电能；储热装置，收集制甲醇设备在制备甲醇过程中产生的热能，收集甲醇制氢设备在制氢过程中产生的热能，以及，收集氢燃料电池产生的热能；供电智控系统，控制风电能、光伏电能向港口机械设备、港口办公建筑、电解水制氢设备和制甲醇设备供电；控制电解水制氢设备与制甲醇设备联合制备甲醇并存储；控制氢燃料电池为港口机械设备和港口办公建筑供电；供热智控系统，在港口办公建筑需要供热时，向供电智控系统发起供热请求，若储热装置的热量未达到储热最高值，供电智控系统控制电解水制氢设备和制甲醇设备同时启动、或甲醇制氢设备和氢燃料电池同时启动，由启动的设备产生热能存储至储热装置，基于储热装置的储热为港口办公建筑供热；在储热装置的热量达到储热最高值时，向供电智控系统发出信息，所述供电智控系统控制电解水制氢设备和制甲醇设备通过风冷方式向空气散热、或甲醇制氢设备和氢燃料电池通过风冷方式向空气散热。2.根据权利要求1所述的港口热电联供系统，其特征在于，所述系统还包括：风力监测器，用于监测港口风力强度，并向所述供电智控系统上报风力信息；光照监测器，用于监测港口光照强度，并向所述供电智控系统上报光照信息；所述供电智控系统，在风力低于风力发电阈值或光照低于光照阈值时，判断太阳能发电设备或风力发电设备并网发电量能否达到额定发电量，若能，则并网发电设备供电线路，若否，则控制甲醇制氢设备启动，产生氢气供给氢燃料电池，由氢燃料电池发电供港口机械设备和港口办公建筑使用。3.根据权利要求2所述的港口热电联供系统，其特征在，所述供电智控系统，还用于：根据风力信息和光照信息预估发电量；根据港口机械设备与港口办公建筑的用电量和港口装卸计划预估用电量；当发电量大于用电量时，分配电量至港口机械设备和港口办公建筑，同时，控制电解水制氢设备及制甲醇设备启动制备氢气和甲醇；当发电量等于用电量时，分配电量至港口机械设备和...

【专利技术属性】
技术研发人员：张连钢，吕向东，张峰，高学柳，赵晓楠，吕学亮，王登科，孙枫磊，管虎，孙秀良，周兆君，王心成，赵臻，秦洪建，栾新，
申请(专利权)人：青岛新前湾集装箱码头有限责任公司，
类型：发明
国别省市：