[发明专利]一种多能互补的气电耦合供能系统

权利要求书

1.一种多能互补的气电耦合供能系统，其特征在于，主要包括：沼气反应池（1）、沼气净化装置（2）、沼气储气装置（3）、沼气提纯装置（4）、沼气发电装置（5）、电解水装置（6）、甲烷合成装置（7）、风力发电装置（8）、光伏发电装置（9）、电加热装置（10）、储热水箱（11）；

来自沼气反应池（1）的沼气经过沼气净化装置（2）净化之后，在沼气储气装置（3）内贮存；从沼气储气装置（3）出口的沼气进入沼气提纯装置（4）进行分离提纯，或者进入沼气发电装置（5）发电；从沼气提纯装置（4）提纯后的甲烷并入天然气管网（12）；经沼气发电装置（5）产生的电力，与风力发电装置（8）和光伏发电装置（9）产生的电力合并，然后通入电解水装置6进行电解水，获得的氢气送入甲烷合成装置（7），与从沼气提纯装置（4）中分离出来的二氧化碳在高温高压下进行反应，生成的甲烷送入天然气管网（12）；多余的电力或者并入总电网（13），或者通入电加热装置（10）为储热水箱（11）提供热源；而储热水箱（11）获得热能后供给沼气源（1）使用。

2.根据权利要求1所述的一种多能互补的气电耦合供能系统，其特征在于，所述的储热水箱（11）优先由光热系统（14）提供热能，当光热系统（14）的热能不足时，才用电加热装置（10）为储热水箱（11）提供热源。

3.根据权利要求1所述的一种多能互补的气电耦合供能系统，其特征在于，所述的沼气发电装置（5）由燃气轮机（15）代替，此时，燃气轮机（15）与天然气管网（12）相连；当电网负荷低时，利用风、光发电供给电解水装置合成CH₄；当电网负荷高时，由天然气管网供给天然气燃气轮机（15）发电，增加系统的电力供应。

4.根据权利要求1～3任一所述的一种多能互补的气电耦合供能系统，其特征在于，所述的沼气净化装置（2）由串联的脱硫设备、脱水设备和过滤设备组成；沼气进入所述的脱硫设备进行脱硫；所述的脱水装置为铺设了干燥剂的吸附床；脱水后的沼气通过所述的过滤装置过滤掉夹带的杂质。

5.根据权利要求4所述的一种多能互补的气电耦合供能系统，其特征在于，所述的脱硫设备为干法氧化铁脱硫塔；所述的干燥剂为硅胶和/或氧化铝干燥剂。

6.根据权利要求1～3任一所述的一种多能互补的气电耦合供能系统，其特征在于，所述的沼气提纯装置（4）采用压力水洗法对沼气进行提纯。

7.根据权利要求1～3任一所述的一种多能互补的气电耦合供能系统，其特征在于，所述的沼气发电装置（5）中，空气和沼气的混合物在沼气发电机组的气缸内压缩，用火花塞使其燃烧，通过火花塞的往复运动得到动力，然后连接发电机进行发电。

8.根据权利要求1～3任一所述的一种多能互补的气电耦合供能系统，其特征在于，所述的电解水装置（6）采用碱液为电解质，电解过程中水被电解，产生氢气和氧气。

9.根据权利要求8所述的一种多能互补的气电耦合供能系统，其特征在于，所述的碱液为KOH和/或NaOH溶液。

10.根据权利要求1～3任一所述的一种多能互补的气电耦合供能系统，其特征在于，所述的甲烷合成装置7中，CO₂和H₂在催化剂加热条件下反应生成甲烷。

11.根据权利要求1～3任一所述的一种多能互补的气电耦合供能系统，其特征在于，所述的气电耦合供能系统可以与空气源热泵装置、水源热泵装置等可再生能源相关联。