[发明专利]一种可再生能源制氢与生物质气化耦合的发电系统及工作方法

说明书

本发明公开了一种可再生能源制氢与生物质气化耦合的发电系统及工作方法，包括可再生能源发电装置、电力调配装置、电解水制氢装置、储氢罐、储氧罐、生物质气化装置、氢气燃气混合装置和燃气锅炉发电装置，可再生能源发电装置、电力调配装置、电解水制氢装置依次连接，电解水制氢装置分别与储氢罐和储氧罐连接，储氧罐与生物质气化装置连接，储氢罐和生物质气化装置均与氢气燃气混合装置连接，氢气燃气混合装置与燃气锅炉发电装置连接；电力调配装置和燃气锅炉发电装置均与电网连接。本发明利用弃电电解水制氢不仅能够实现可再生能源的大规模存储和消纳，降低电解水制氢成本，而且将产生的氢气与生物质气化燃气混合发电，加快生物质发电产业布局。

技术领域

本发明涉及一种发电系统，特别是一种可再生能源制氢与生物质气化耦合的发电系统。

背景技术

自18世纪的工业革命以来，传统的化石能源（煤、石油、天然气）是人类发展中最主要的一次能源，然而随着传统化石能源的大量开采和使用，导致的能源枯竭、气候变化和生态环境问题日益突出。因此大力开发和利用可再生的能源已经成为世界共识。然而由于水能、风能、太阳能的不均匀性、间歇性造成可再生能源电力并网输送会对电网造成冲击，引起电网的波动和不安全，大量的可再生能源电力无法并网使用，形成了大量的“弃水、弃风、弃光”。从长远看，随着我国可再生能源占比快速增加，可再生能源的大规模存储和消纳显得尤其重要。

氢能具有热值高、无污染和来源丰富等优点，被视为“后石油时代”的能源解决方案之一。氢能利用形式多样，既可通过燃料电池发电转化为电能，也可由氢内燃机转为热能。工业上生产氢的方式很多，常见的有水电解制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气水蒸气催化转化制氢等，如公开号为CN207774799U，公开日为2018年8月28日的中国专利，其中水电解制氢最具发展潜力，通过与风能、水能、太阳能等可再生能源相结合，水电解制氢可以做到CO₂零排放。然而由于过高的制氢成本，使得目前电解水制氢技术在国内制氢市场占比较少，仅为4%。

生物质是地球上最广泛存在的物质，通常包括木材及森林废弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市和工业有机废弃物等。生物质能由于通过植物的光合作用可以再生，二氧化碳净排放量近似于零，与风能、太阳能等同属可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源，资源丰富，可保证能源的永续利用。生物质发电技术是目前生物质能应用方式中最普遍、最有效的方法之一，生物质发电分为农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电、沼气发电，但受耕作土地高度分散，资源收集储存运输成本高等不利因素影响，生物质发电产业在我国整体发展较为缓慢。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种可再生能源大规模存储和消纳的方法，通过弃电电解水制氢不仅能够实现可再生能源的高效充分利用，降低电解水制氢成本，而且将产生的氢气与生物质气化燃气混合发电，还可缓解当前生物质资源收集储存运输成本高等问题，加快生物质发电产业布局。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种可再生能源制氢与生物质气化耦合的发电系统，其特征是，包括可再生能源发电装置、电力调配装置、电解水制氢装置、储氢罐、储氧罐、生物质气化装置、氢气燃气混合装置和燃气锅炉发电装置，所述可再生能源发电装置与电力调配装置连接，所述电力调配装置与电解水制氢装置连接，所述电解水制氢装置分别与储氢罐和储氧罐连接，所述储氧罐与生物质气化装置连接，所述储氢罐和生物质气化装置均与氢气燃气混合装置连接，所述氢气燃气混合装置与燃气锅炉发电装置连接；所述电力调配装置和燃气锅炉发电装置均与电网连接，所述燃气锅炉发电装置还与当地分布式用户连接，所述储氢罐还与当地氢气用户连接，所述储氧罐还与氧气用户连接。

进一步的，所述电力调配装置包括配电柜、整流器、控制设备和蓄电池，所述配电柜与整流器连接，所述整流器与控制设备连接，所述控制设备分别与电解水制氢装置和蓄电池连接，所述蓄电池与电解水制氢装置连接。