[发明专利]一种多能互补的气电耦合供能系统

说明书

本发明提供一种多能互补的气电耦合供能系统，沼气经过沼气净化装置净化之后，在沼气储气装置内贮存；再进入沼气提纯装置进行分离提纯，或者进入沼气发电装置发电；提纯后的甲烷并入天然气管网；经沼气发电装置产生的电力，与风力发电装置和光伏发电装置产生的电力合并，然后通入电解水装置进行电解水，获得的氢气送入甲烷合成装置，与从沼气提纯装置中分离出来的二氧化碳进行反应，生成的甲烷送入天然气管网；多余的电力并入总电网，或者通入电加热装置为储热水箱提供热源；而储热水箱获得热能后供给沼气源使用。本发明使电网和天然气网之间的能量实现了气电双向互补传输，改善了生态环境、促进了节能减排，增加了沼气附加值利用。

技术领域

本发明涉及一种光伏发电、风力发电、燃料能源与可再生能源的多能互补的气电耦合供能系统。

背景技术

近年来，国内外能源结构调整步伐加快，应对气候变化行动不断加速，能源结构低碳化、生产智能化、消费信息化、供需多极化特征较为明显。“互联网+”智慧能源，是以电力系统为枢纽，构建多类型能源互联网络，即利用互联网思维与技术改造传统能源行业，实现横向多能互补，纵向“源-网-荷-储”协调，能源与信息高度融合的新型能源体系。

目前，国家正大力推进多能互补示范项目，关于多能互补的专利文献也较多见于报道。如：中国专利文献CN108266341A公开了一种利用地热水预热冷凝水的多能互补发电系统。中国专利文献CN108726844A公开了一种新型朗肯循环多能互补淤泥干化系统，该系统能够利用余热进行发电，并对污泥物料干化，同时针对余热发电和余热淤泥干化两种余热技术手段，考虑两者之间存在的能量互补性，将独立运行的两者有机耦合，在原有节能基础上进一步提高能量利用率。中国专利文献CN108645053A提供了一种利用可再生能源的多能互补供能系统，充分利用太阳能、地热、生物质沼气等可再生能源，采用太阳能与地热对恒温沼气池进行供热，保证生物质沼气稳定产气发电。但是，上述技术往往只关注发电侧、负荷侧的多能互补，对于能源侧互补耦合的专利鲜见于报道。

我国《可再生能源中长期发展规划》将沼气作为重点发展领域，预计到2020年沼气利用量将达到440亿m³。在此过程中，沼气产业将逐步实现规模化、产业化、市场化、用途高值化。天然气标准规定甲烷含量在95％以上，目前的沼气提纯技术可以达到甲烷含量99％以上，完全能满足天然气的标准要求。本发明主要应用于风、光、沼气资源丰富的地区，充分利用风光、沼气资源，打造高效多能互补的供能系统，解决气电互补，协调运行的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多能互补的气电耦合供能系统，着重考虑光伏发电、风力发电、燃料能源与可再生能源的互补特性，以解决现有技术中缺少能源侧互补的问题，可满足气电互补，协调运行的需求。

本发明的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、沼气净化装置、沼气储气装置、沼气提纯装置、沼气发电装置、电解水装置、甲烷合成装置、风力发电装置、光伏发电装置、电加热装置、储热水箱；

来自沼气反应池的沼气经过沼气净化装置净化之后，在沼气储气装置内贮存；从沼气储气装置出口的沼气进入沼气提纯装置进行分离提纯，或者进入沼气发电装置发电；从沼气提纯装置提纯后的甲烷并入天然气管网；经沼气发电装置产生的电力，与风力发电装置和光伏发电装置产生的电力合并，然后通入电解水装置进行电解水，获得的氢气送入甲烷合成装置，与从沼气提纯装置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；多余的电力或者并入总电网，或者通入电加热装置为储热水箱提供热源；而储热水箱获得热能后供给沼气源使用。

所述的储热水箱优先由光热系统提供热能，当光热系统的热能不足时，才用电加热装置为储热水箱提供热源。

所述的沼气源来自工业污水或农业有机垃圾或生活垃圾。