[发明专利]利用弃电的液化天然气重整耦合燃机低碳发电系统及方法

说明书

本发明公开了一种利用弃电的液化天然气重整耦合燃机低碳发电系统及方法，本发明耦合可再生能源发电技术、液化天然气重整技术、LNG冷能利用技术与燃气轮机低碳发电技术，是一种基于热容流率匹配和能量梯级利用原理将燃气轮机发电，可再生能源发电和储能系统高效耦合的发电分布式发电系统。光伏、风能等可再生能源充足时，系统将富余的可再生电能引入液化天然气重整过程中为反应提供能量，以远远高出电解水的效率储存可再生电能，同时利用LNG冷能对产生的二氧化碳多级压缩降温，实现系统高效低碳运行。

技术领域

本发明属于新能源与分布式发电系统技术领域，特别涉及一种利用弃电的液化天然气重整耦合燃机低碳发电系统及方法。

背景技术

“分布式能源”是指分布在用户端的能源综合利用系统，气体燃料与可再生能源是分布式能源系统中的主要能量来源。我国部分地区拥有丰富的风光资源，同时可以较为方便地获取LNG(液化天然气)作为燃料储备，非常适合分布式能源系统发展。由于风能光能等可再生能源具有波动性、间歇性的特点，储能系统已成为分布式能源中必不可少的一个环节，是影响分布式能源性能的一个重要因素。因此，提出一种高效、经济的分布式能源系统是本领域技术人员需要解决的关键技术问题。CN201420274099.X公开了一种海岛供能系统，该系统将可再生电能以压缩空气的形式储存起来，但这种储能方式面临成本高、系统复杂、受地域影响等问题。CN202110973655.7公开了一种燃气轮机发电系统和发电方法，该系统将可再生电能通过电解水制成氢气，将电能储存为化学能，但由于电解水制氢技术存在效率低、成本高等问题，集成这种电制氢形式的分布式能源系统的推广仍受到限制。

发明内容

本发明提供一种利用弃电的液化天然气重整耦合燃机低碳发电系统及方法，以可再生能源发电系统和燃气轮机发电系统为主，配备LNG冷能利用和液化天然气重整装置的分布式发电系统，基于热容流率匹配和热能能量梯级利用设计系统，解决目前分布式能源系统对可再生能源利用率低，储能系统效率低、成本高等问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

利用弃电的液化天然气重整耦合燃机低碳发电系统，包括电网、光伏风电系统、天然气预热器、精制脱硫装置、电热重整炉、反应物预热器、反应物混流器、蒸汽过热器、蒸发器、给水预热器、给水泵、冷却器、产物分流器、产物汇流器、二氧化碳多级间冷压缩机、LNG加压泵、天然气膨胀机、二氧化碳储存容器、富氢合成气储罐、富氢合成气压缩机、LNG管道、燃气预热器、燃料混合器、空气压缩机、燃烧室、燃气轮机、第一发电机、余热锅炉系统、第二发电机、用电负荷、烟气碳捕集模块和天然气分流器；

所述光电风电系统、第一发电机、第二发电机和用电负荷并入电网，光电风电系统将电能接入电热重整炉、给水泵和富氢合成气压缩机；

所述二氧化碳多级间冷压缩机出口接二氧化碳储存容器，LNG管道接入二氧化碳多级间冷压缩机中的中间冷却器，中间冷却器出口接入天然气分流器，天然气分流器一出口接入天然气膨胀机，另一出口天然气C接燃料混合器，天然气膨胀机出口接入天然气预热器，天然气预热器出口天然气接精制脱硫装置；给水泵、给水预热器、蒸发器、蒸汽过热器依次连接，蒸汽过热器出口蒸汽与精制脱硫装置出口天然气连接至反应物混流器入口，反应物混流器出口接反应物预热器冷流股入口，反应物预热器冷流股出口接电热重整炉，反应物预热器热流股入口接电热重整炉出口，热流股出口接产物分流器，产物分流器两个出口分别接天然气预热器与蒸汽过热器，天然气预热器与蒸汽过热器出口接产物汇流器入口，产物汇流器出口接给水预热器，给水预热器出口接冷却器，冷却器出口接富氢合成气压缩机，富氢合成气压缩机出口接富氢合成气储罐，富氢合成气储罐出口和天然气C接燃料混合器，燃料混合器通过管道连接燃料预热器，燃料预热器出口燃料接入燃气轮机发电系统，燃气轮机发电系统的输出端连接第一发电机，燃气轮机发电系统的余热输出端连接至余热锅炉系统，余热锅炉系统的输出端连接至第二发电机，余热锅炉系统的出口烟气A接入蒸发器，蒸发器出口烟气B接入燃气预热器，燃气预热器的烟气出口连接至烟气碳捕集模块，烟气碳捕集模块出口连接二氧化碳多级间冷压缩机入口。