【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及化工相关，特别是一种电制气储能系统、控制方法、电子设备及存储介质。
技术介绍
1、如图1所示为现有的电制气储能系统的示意图。系统主要由高温固体氧化物电解电池(solid oxide electrolysis cell，soec)单元1’与甲烷化单元2’两部分构成。高温soec将第一原料-‘水’升温后变成的水蒸气电解成h2；在甲烷化单元中，h2与第二原料-‘co2’通过化学催化的方法合成甲烷。从而，将电能转换为甲烷中的化学能进行存储。
2、如图1所示，高温soec的工作温度通常在700-850℃左右，甲烷化的工作温度通常在300-500℃左右。第一原料-h20的温度通常为室温(25℃左右)，第二原料-co2的温度通常不高于室温。
3、如图2所示，常规电制气系统中，通过加热器3’将水加热升温气化成700-850℃的水蒸气，然后通入soec单元1’进行电解。电解产生的700-850℃左右的高温h2，通过冷凝器4’冷却至甲烷化系统工作温度300-500℃左右，与通过加热器5’升温至300-500℃的co2混合，通入甲烷化单元2’，进行甲烷化反应。由于甲烷化反应过程中会放出大量的热，因此需要散热装置6’将甲烷化单元的工作温度控制在300-500℃左右，以防温度过高影响反应进行。
4、如公开文献《renewable energy》power-to-gas and power-to-liquid formanaging renewable electricity intermittency i
5、然而，该文p2g、p2l方案中，h2o和co2直接通入高温固体氧化物电解电池soec进行共电解，生产合成气制备甲烷或甲醇等气体或液体燃料。高温电解和甲烷化过程相对独立，没有实现系统中过程能耗的再利用，系统效率相对较低。
6、另外，如中国专利cn203728740u，一种风光水二氧化碳制甲烷装置。该专利提出一种风光水二氧化碳制甲烷的低碳循环清洁能源装置。采用水和二氧化碳为原料，风光等可再生能源为动力，利用碳酸氢钾水溶液，电解制甲烷。电解槽中生成的碳酸钾水溶液在泵的作用下，进入电解液生产罐，然后与二氧化碳和水反应，进一步生产碳酸氢钾水溶液。
7、该专利利用碳酸氢钾水溶液直接电解制备甲烷。电解槽中的电解液在泵的作用下在电解槽和电解液生产灌之间自动循环更新。装置中应用到水溶液、泵等，易发生类似液流电池的泵类附件损坏、漏液等故障。另外，低温电解系统效率相对较低。
8、为提高电制气的系统效率，现有技术在反应系统中增加换热器，基于换热器将系统热损回收利用，升温原料气，从而，提高电制气系统的整体效率。鉴于电制气系统中有多级热损，可以设置多级换热器，如图3、图4所示。
9、如图3所示，第一原料-室温水，依次经过换热器7’、换热器8’、换热器9’进行升温，然后通过加热器10’升温至soec单元1’的工作温度700-850℃左右。
10、如图4所示，第二原料-co2，依次经过换热器7’、换热器8’进行升温，然后通过加热器11’升温至甲烷化单元2’的工作温度300-500℃左右。
11、然而，现有的常规换热器的方案，换热系统与反应系统之间存在耦合，换热系统在换热升温原料气的同时，还要控制反应温度。由于反应、换热时间常数较大，易造成系统失控，尤其在将系统应用于波动性可再生能源电力作为供电能源而动态调节原料气的场合。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对现有技术电制气系统的换热系统与反应系统之间存在耦合，容易造成系统失控的技术问题，提供一种电制气储能系统、控制方法、电子设备及存储介质。
2、本专利技术提供一种电制气储能系统，包括：高温固体氧化物电解电池单元、甲烷化单元、原料端、合成输出端、多个储能单元以及控制单元，所述原料端与所述高温固体氧化物电解电池单元和/或所述甲烷化单元的输入端连通，所述高温固体氧化物电解电池单元的另一输入端与外部电源连通，所述高温固体氧化物电解电池单元的输出端与所述甲烷化单元的输入端连通，所述甲烷化单元的输出端与所述合成输出端连通，所述储能单元内容置有储能介质，其中：
3、在所述高温固体氧化物电解电池单元的输出端与所述甲烷化单元的输入端之间、在所述甲烷化单元、和/或在所述甲烷化单元的输出端与所述合成输出端之间设置有换热器；
4、所述控制单元控制所述原料端经过所述储能单元与所述高温固体氧化物电解电池单元和/或所述甲烷化单元的输入端连通，或者控制所述储能单元与所述换热器连通。
5、进一步地，所述原料端包括第一原料端以及第二原料端，所述第一原料端与所述高温固体氧化物电解电池单元的输入端连通，所述第二原料端与所述甲烷化单元的输入端连通。
6、3.根据权利要求2所述的电制气储能系统，其特征在于，所述第一原料端与所述高温固体氧化物电解电池单元的输入端之间设置有第一加热装置，所述第二原料端与所述甲烷化单元的输入端之间设置有第二加热装置，所述第一加热装置、所述第二加热装置分别与所述控制单元通信连接，所述控制单元分别控制所述第一加热装置、所述第二加热装置的加热功率。
7、进一步地，所述原料端通过多个管路系统与所述高温固体氧化物电解电池单元和/或所述甲烷化单元的输入端连通；
8、每一所述管路系统包括第一入口阀门、第一主管、多个支管、第二主管以及第一出口阀门，所述第一入口阀门一端与所述原料端连通，另一端与所述第一主管连通，所述第一出口阀门一端与所述高温固体氧化物电解电池单元和/或所述甲烷化单元的输入端连通，另一端与所述第二主管连通，多个所述支管插入一所述储能单元内，且所述支管一端与所述第一主管连通，另一端与所述第二主管连通，每一所述支管上设置有控制所述支管通断的支管阀门，所述控制单元与所述第一入口阀门、所述第一出口阀门以及所述支管阀门通信连接。
9、进一步地，多个所述储能单元的出口通过第二出口阀门与一所述换热器冷端换热入口连通，所述换热器的热端换热出口通过流量调节阀分别与多个所述储能单元的入口连通，每一所述储能单元的入口通过第二入口阀门与所述流量调节阀连通，所述第二出口阀门、所述第二入口阀门以及所述流量调节阀与所述控制单元通信连接。
10、本专利技术提供一种如前所述的电制气储能系统的控制方法，包括：
11、控制所述原料端经过所述储能单元与所述高温固体氧化物电解电池单元和/或所述甲烷化单元的输入端连通；
12、检测所有储能单元的温度；
13、当所述原料端所经过的储能单元的温度小于等于预设加热温度阈值，则控制所述原料端当前所经过的储能单元与所述换热器连通，控制本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电制气储能系统，其特征在于，包括：高温固体氧化物电解电池单元(1)、甲烷化单元(2)、原料端(3)、合成输出端(4)、多个储能单元(5)以及控制单元，所述原料端(3)与所述高温固体氧化物电解电池单元(1)和/或所述甲烷化单元(2)的输入端连通，所述高温固体氧化物电解电池单元(1)的另一输入端与外部电源连通，所述高温固体氧化物电解电池单元(1)的输出端与所述甲烷化单元(2)的输入端连通，所述甲烷化单元(2)的输出端与所述合成输出端(4)连通，所述储能单元(5)内容置有储能介质，其中：
2.根据权利要求1所述的电制气储能系统，其特征在于，所述原料端(3)包括第一原料端(31)以及第二原料端(32)所述第一原料端(31)与所述高温固体氧化物电解电池单元(1)的输入端连通，所述第二原料端(32)与所述甲烷化单元(2)的输入端连通。
3.根据权利要求2所述的电制气储能系统，其特征在于，所述第一原料端(31)与所述高温固体氧化物电解电池单元(1)的输入端之间设置有第一加热装置(7)所述第二原料端(32)与所述甲烷化单元(2)的输入端之间设置有第二加热装置(8)
4.根据权利要求1所述的电制气储能系统，其特征在于，所述原料端(3)通过多个管路系统(9)与所述高温固体氧化物电解电池单元(1)和/或所述甲烷化单元(2)的输入端连通；
5.根据权利要求1所述的电制气储能系统，其特征在于，多个所述储能单元(5)的出口通过第二出口阀门(51)与一所述换热器(6)冷端换热入口连通，所述换热器(6)的热端换热出口通过流量调节阀(53)分别与多个所述储能单元(5)的入口连通，每一所述储能单元(5)的入口通过第二入口阀门(52)与所述流量调节阀(53)连通，所述第二出口阀门(51)、所述第二入口阀门(52)以及所述流量调节阀(53)与所述控制单元通信连接。
6.一种如权利要求1至5任一项所述的电制气储能系统的控制方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的电制气储能系统的控制方法，其特征在于，所述电制气储能系统的所述原料端(3)包括第一原料端(31)以及第二原料端(32)所述第一原料端(31)与所述高温固体氧化物电解电池单元(1)的输入端连通，所述第二原料端(32)与所述甲烷化单元(2)的输入端连通，所述换热器(6)至少包括设置在所述高温固体氧化物电解电池单元(1)的输出端与所述甲烷化单元(2)的输入端之间的第一换热器(61)以及设置在所述甲烷化单元(2)的第二换热器(62)；
8.根据权利要求7所述的电制气储能系统的控制方法，其特征在于：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储计算机指令，当计算机执行所述计算机指令时，用于执行如权利要求6至8任一项所述的电制气储能系统的控制方法的所有步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种电制气储能系统，其特征在于，包括：高温固体氧化物电解电池单元(1)、甲烷化单元(2)、原料端(3)、合成输出端(4)、多个储能单元(5)以及控制单元，所述原料端(3)与所述高温固体氧化物电解电池单元(1)和/或所述甲烷化单元(2)的输入端连通，所述高温固体氧化物电解电池单元(1)的另一输入端与外部电源连通，所述高温固体氧化物电解电池单元(1)的输出端与所述甲烷化单元(2)的输入端连通，所述甲烷化单元(2)的输出端与所述合成输出端(4)连通，所述储能单元(5)内容置有储能介质，其中：
2.根据权利要求1所述的电制气储能系统，其特征在于，所述原料端(3)包括第一原料端(31)以及第二原料端(32)所述第一原料端(31)与所述高温固体氧化物电解电池单元(1)的输入端连通，所述第二原料端(32)与所述甲烷化单元(2)的输入端连通。
3.根据权利要求2所述的电制气储能系统，其特征在于，所述第一原料端(31)与所述高温固体氧化物电解电池单元(1)的输入端之间设置有第一加热装置(7)所述第二原料端(32)与所述甲烷化单元(2)的输入端之间设置有第二加热装置(8)所述第一加热装置(7)、所述第二加热装置(8)分别与所述控制单元通信连接，所述控制单元分别控制所述第一加热装置(7)、所述第二加热装置(8)的加热功率。
4.根据权利要求1所述的电制气储能系统，其特征在于，所述原料端(3)通过多个管路系统(9)与所述高温固体氧化物电解电池单元(1)和/或所述甲烷化单元(2...
【专利技术属性】
技术研发人员：安海泉，牟树君，
申请(专利权)人：国家能源投资集团有限责任公司，
类型：发明
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