[发明专利]一种利用液氢储能实现零碳排放连续供氢的氢电联产方法

说明书

本发明涉及氢能和节能减排领域，具体公开了一种利用液氢储能实现零碳排放连续供氢的氢电联产方法，在光伏/风力发电装置工作间歇期，将提前储存好的液氢加压气化后，可以保证向下游连续稳定供应氢气。同时，液氢气化时可以提供高品质的‑250℃温位的冷能，可以依次通过液氮朗肯循环发电装置、乙烷朗肯循环发电装置、CO₂朗肯循环发电装置、有机工质朗肯发电装置实现‑250℃～80℃温区的能量回收，实际应用时，可根据冷量和现场条件选择一种或几种朗肯循环发电装置组合。

技术领域

本发明属于氢能和节能减排领域，具体涉及一种利用液氢储能实现零碳排放的氢电联产方法。

背景技术

目前，随着国家出台“碳达峰、碳中和”政策和限制“高耗能、高污染”化工项目政策，氢能产业发展迅猛，如何实现绿氢的高效制备、连续供氢和灰氢的大规模替代已成为研究热点。

我国的煤化工行业、石化行业大量使用着灰氢，有不少企业已尝试用绿氢替代灰氢，但是光伏发电的间歇性和下游大量连续用氢之间存在着巨大缺口，所以合理利用液氢储能、并结合冷能的高效梯级利用无疑是一个具有实际意义的方法。

液态储氢可以实现高密度、大储量的储氢，而能源梯级利用的优势在于将高品位的液氢冷能划分为几个不同的温区，实现绿电、绿氢、零碳排放、冷能利用的最优匹配，极大程度地实现绿色制氢、节能减碳，同时对于环境保护具有重大现实意义。

现有专利技术中，尚未有光伏发电、电解水制氢、储能装置、氢气液化、朗肯循环发电装置的有机耦合方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用液氢储能实现零碳排放连续供氢的氢电联产方法。该氢电联产方法既有效的克服了大规模光伏发电供氢的不连续性问题，又实现了液氢加压气化供氢气过程中的能量回收，极大的提高了能量利用效率，是一种零碳排放的绿氢制备方法。

一种利用液氢储能实现零碳排放连续供氢的氢电联产方法，包括如下步骤：

步骤一、光伏发电装置以光伏发电、风电装置以风力发电提供的可再生电源作为动力，通过电解水制氢装置生产氢气、氧气，剩余的可再生电源存储在储能装置内；

步骤二、光伏发电装置、风力发电装置连续稳定运行期间，一部分氢气通过氢气压缩单元加压后送往下游用氢装置，并同时按光伏发电装置间歇期的用氢量生产氢气，氧气作为副产品送下游工艺装置；

步骤三、通过电解水制氢装置生产的另一部分氢气通过氢气液化装置将氢气从常温降至-250℃后，以液态形式储存到液氢储存单元的液氢储槽中；

步骤四、液氢储存单元内的液氢通过泵加压后，采用氮气作热源将液氢气化至常温，然后送入氢气管网；液氢气化过程中，通过液氮朗肯循环发电装置回收-250℃温位的冷能；液氮气化过程中，通过乙烷朗肯循环发电装置回收-191℃温位的冷能；乙烷气化过程中，通过CO₂朗肯循环发电装置回收-120℃温位的冷能；通过有机工质朗肯循环发电装置回收-77℃～80℃温区的能量。

进一步地，电解水制氢装置是以可再生电源作为能源将水分离成氢气和氧气。

进一步地，储能装置配有锂离子储能电池、铅酸蓄电池、全钒流储电池或其它形式的储能电池，将光照充裕期的富余电能储存起来，作为光照低谷期的补充电源。

进一步地，液氢气化过程中，通过氮气气化液氢，回收-250℃温位的冷能进行发电，并向电解水制氢装置提供电力。

进一步地，液氮气化过程中，通过乙烷气化液氮，回收-191℃温位的冷能进行发电，并向电解水制氢装置提供电力。

进一步地，乙烷气化过程中，通过CO₂气化液态乙烷，回收-120℃温位的冷能进行发电，并向电解水制氢装置提供电力。