[发明专利]一种基于风光沼气资源的可再生天然气生产工艺

说明书

本发明的一种基于风光沼气资源的可再生天然气生产工艺，包括以下步骤：（1）来自沼气源的沼气经过沼气净化装置除去杂质，获得主要成分为甲烷和二氧化碳的净化气；（2）将净化气送入沼气提纯装置进行分离，提纯后的甲烷输入天然气管网，排出的二氧化碳送入电制气装置；同时，利用风力发电和/或光伏发电获得的电力，通入电解水装置中进行电解水，获得的氢气送入电制气装置；（3）在电制气装置中，氢气和二氧化碳在一定的温度和压力下进行反应，生成的甲烷送入天然气管网。本发明构造了“风、光、沼气”多能互补供能资源，利用可再生能源制取天然气，过程清洁环保，可以缓解电网“弃风、弃光”现象，有利于风、光间歇性新能源消纳。

技术领域

本发明涉及一种基于风光沼气资源多能互补的可再生天然气生产工艺。

背景技术

天然气作为一种清洁、环保的绿色能源在全世界范围受到了广泛的推广和应用，世界天然气消耗占一次能源比例达24.1％，其中：北美31.8％，中南美46.2％，欧洲32.3％，中东51.5％，非洲28.2％，亚太11.7％。与世界平均水平相比，我国天然气利用仍处于较低水平，《加快推进天然气利用的意见》提出：“逐步将天然气培育成为我国现代清洁能源体系的主体能源之一，到2030年，力争将天然气在一次能源消费结构中的占比提高到15％左右。2017年，我国全年天然气消费量2352亿立方米，天然气国内产量1476亿立方米，全年天然气进口量926亿立方米，对外依存度升至38.5％。如何提高天然气产量成为国内专家学者关注的重点。

中国专利文献CN105623762A公开了一种二氧化碳分段甲烷化制取天然气的方法，主要关注将二氧化碳分段甲烷化的步骤；中国专利文献CN103396853A公开了一种沼气净化制取天然气的工艺，通过脱硫、脱水、脱碳等一系列工序净化沼气，得到主产物天然气和副产物液态二氧化碳；中国专利文献CN103756741A公开了一种利用可再生电力的固体氧化物电解池制天然气的方法，利用可再生电力能源，通过SOEC高温共电解CO₂/H₂O混合气体，将捕集到的CO₂高效转化为CO/H₂/CH₄混合气体和纯氧，所得产物可返回煤制天然气过程进一步分别供甲烷化和气化炉使用。

但是，目前的技术往往只关注天然气合成技术，而缺少对于多能互补的理念应用。一方面，可再生能源发电具有波动性和间歇性特性，另一方面如何找到稳定的CO₂来源也是要解决的问题。因此，可再生天然气生产的关键就在于可再生电力能源与可再生生物沼气的有机互补。

近年来逐渐成熟的电转气(Power to gas)技术为可再生能源的大量存储和利用提供了新的思路：通过电转气设备将富余的电能转化为人造天然气，注入到天然气网络中进行存储和传输，在此基础上通过协调电力系统与天然气网络之间的运行，可以明显提高系统接纳可再生能源发电的能力。

我国能源结构为“多煤、贫油、少气”，本发明提供了一种制取可再生天然气的技术路线，可以提高我国天然气产量，满足我国日益增长的天然气消耗量的需求。同时，本方案利用可再生能源，能有效缓解新能源“弃电”的现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于风光沼气资源的可再生天然气生产工艺，采用气电耦合供能系统，着重考虑风、光等可再生能源、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。

本发明的一种基于风光沼气资源的可再生天然气生产工艺，其特征在于，主要包括下列步骤：

(1)来自沼气源的沼气经过沼气净化装置除去杂质，获得主要成分为甲烷(CH₄)和二氧化碳(CO₂)的净化气；