[发明专利]一种基于可再生能源与氢能甲醇化的能源系统及能源利用方法

权利要求书

1.一种基于可再生能源与氢能甲醇化的能源系统，其特征在于，包括：可再生能源发电系统、电解水系统(4)、生物质富氧燃烧系统(7)、甲醇合成系统(9)、液体燃料储运系统(10)、甲醇重整系统(13)和燃气蒸汽联合循环发电系统(17)。

2.根据权利要求1所述的能源系统，其特征在于，所述可再生能源发电系统采用风能和/或太阳能进行发电，包括风力发电机组(1)和/或光伏发电机组(2)，其所产生的电能的大部分被输送至电网(3)，其余部分作为弃电被提供至所述电解水系统(4)，用来制备氢气和氧气；

在所述生物质富氧燃烧系统(7)中，生物质燃料(6)与氧气共同燃烧发电，产生电能和二氧化碳，所产生的电能的大部分被输送至电网(3)，所产生的二氧化碳被存储于第一二氧化碳储罐(8)中，作为所述甲醇合成系统(9)的碳源；所述共同燃烧的过程中没有氮气的参与，不产生NO；

所述甲醇合成系统(9)在电解槽中利用氢气和二氧化碳合成甲醇；

所述液体燃料储运系统(10)将所述甲醇合成系统(9)所合成的甲醇运输和储存至各地，运输方式包括罐车运输、管道运输，罐体水运；

所述甲醇重整系统(13)在中低温条件下将甲醇转化为氢气和二氧化碳，所产生的氢气被用于燃料电池、气体燃料或所述燃气蒸汽联合循环发电系统(17)；所产生的二氧化碳被存储于储罐中，在所述甲醇合成系统(9)中循环使用；

所述燃气蒸汽联合循环发电系统(17)将所述甲醇重整系统(13)所产生的氢气转化为电能。

3.一种应用根据权利要求1或2的能源系统的能源利用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、通过可再生能源发电系统发电，所述可再生能源发电系统包括风力发电(1)和光伏发电(2)，它们所产生电能的大部分被输送至电网(3)，其余部分作为弃电被输送至电解水系统(4)；

步骤2、在电解水系统(4)中将水转化为氢气和氧气，并将所产生的氧气储存在氧气储罐(5)中；该电解水系统(4)采用碱性电解水制氢，其中，所述碱性电解水的温度为50-100℃，该电解水系统的能源效率为60-75％；

步骤3、将生物质燃料(6)与所述氧气储罐(5)中的氧气共同被送入至生物质富氧燃烧系统(7)中共同燃烧发电，所产生的电能被输送至电网(3)，所产生的二氧化碳被储存于第一二氧化碳储罐(8)中；所述共同燃烧的过程中没有氮气的参与，不产生NO；

步骤4、将电解水系统(4)所产生的氢气和第一二氧化碳储罐(8)中的二氧化碳送入至甲醇合成系统(9)中在电解槽中合成甲醇，所述合成甲醇的过程中，反应温度在200～230℃之间，反应压力为7.9MPa，氢气和二氧化碳的摩尔比率在2～3之间；

步骤5、将步骤4中所生产的甲醇作为液体燃料，通过液体燃料储运系统(10)运送至各地；

步骤6、通过所述甲醇重整系统(13)，将步骤5中所生产的甲醇转化为氢气和二氧化碳，其中，所产生的二氧化碳被储存于第二二氧化碳储罐(14)中，在所述甲醇重整系统(13)中循环利用；所产生的氢气被用于燃料电池(15)、气体燃料(16)或燃气蒸汽联合循环发电系统(17)；

步骤7、当步骤6中所产生的氢气被用于燃气蒸汽联合循环发电系统(17)时，将其所产生的电能输送至电网(3)。

4.根据权利要求3所述的能源利用方法，其特征在于，步骤5中所生产的甲醇被用于化工生产(11)、甲醇燃料(12)或通过甲醇重整系统(13)制备氢气。