[发明专利]一种多能互补分布式能源余热余电制氢集成系统

说明书

一种多能互补分布式能源余热余电制氢集成系统，包括多能互补分布式能源余热余电制氢集成系统中的燃气发电机余烟利用系统，可再生能源余电利用系统及小型化天然气制氢系统。其中多能互补分布式能源由燃气冷热电三联供与太阳能风能发电系统组成。利用燃气发电机余烟通过余烟余热锅炉制取小型化天然气制氢设备燃气氢化所需的高温水蒸气消耗掉燃气发电机的余热，同时为了避免可再生能源余电上大电网影响电网稳定，将余电用于小型化天然气制氢系统中有稳定电负荷的气体压缩机。本发明通过余热制取制氢反应所需高温水蒸气、余电用于提供制氢所需气体压缩机的动力来消耗掉多能互补分布式能源的余热余电，实现以氢能的形式进行能量的存储。

技术领域

本发明涉及分布式能源系统及其建筑中新能源利用领域，具体涉及一种多能互补分布式能源余热余电制氢集成系统。

背景技术

目前，中国向世界提出了在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和的双碳目标。为实现这个目标，天然气燃气内燃机冷热电联供系统与太阳能风能等可再生能源发电系统组成的多能互补分布式能源系统正在中国国内逐步得到普及应用。天然气燃气内燃机冷热电联供与太阳能风能组成的多能互补分布式能源系统在实际普及应用中存在设计中系统容量设置与建筑负荷不相匹配导致长时间超低负荷运行效益不高、过渡季节或深夜建筑冷热量需求不大的时段，天然气内燃机余热无法得到有效利用而导致大量的余烟排向大气造成了余热的浪费和对环境的热污染。此外，多能互补分布式能源系统中的可再生能源发电量的不稳定导致余电的产生进而造成弃光充风问题。因此解决多能互补分布式能源系统存在的余热余电问题迫在眉睫。

而在另一方面，氢能作为绿色能源有助于国家双碳目标的进一步实现。中国主要制氢的方式有煤制氢、天然气制氢、甲醇制氢、工业副产制氢、炼厂气制氢、焦炉煤制氢、电解水制氢、氨分解制氢等制氢形式。其中天然气制氢目前为国内外普遍采用的天然气制氢工艺路线，主要工艺流程是将天然气与水蒸气在高温环境下发生化学反应制成主要由CO、CO₂和水蒸气组成的混合气体，之后再通过水煤气转换反应将置于高温环境下的CO转换成CO₂和氢气，最后经分离、提纯得到高纯度的氢气。相比煤制氢而言，天然气制氢投资成本更低、氢气产率更高，且CO₂排放量更低。根据国家发展改革委员会和能源局的规划，未来城市中小型化天然气制氢加氢站将增加。而在小型化天然气制氢转化中需要额外制取天然气氢化反应所需的高温水蒸气以及需额外提供大量电力给气体压缩机用于天然气压缩和氢气压缩。因此，基于以上情况，迫切需要利用多能互补分布式能源系统的余热余电，开发一种通过小型化天然气制取氢气将多能互补分布式能源中余热余电消耗掉并以氢能形式储存的制氢集成系统。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种多能互补分布式能源余热余电制氢集成系统。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多能互补分布式能源余热余电制氢集成系统，包括

附图说明

图1是本发明的系统示意图。

其中，（1）为阀门，（2）为天然气内燃发电机，（3）为阀门，（4）为余烟溴化锂冷热水机组，（5）为阀门，（6）为余烟余热锅炉，（7）为阀门，（8）为水蒸气与天然气的混合器，（9）为阀门，（10）为阀门，（11）为气体压缩机，（12）为热交换器，（13）为天然气脱硫器，（14）为热交换器，（15）为天然气转化炉，（16）为燃烧加热器，（17）为中变炉，（18）为热交换器，（19）为高温冷却水泵，（20）为气液分离器，（21）为变压吸附氢气提纯设备，（22）为分离废气储气罐，（23）为气体压缩机，（24）为氢气储气罐，（25）为可再生能源发电，（26）为直交流逆变器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步详细说明：