一种电水氢甲醇多联产能源岛及方法与流程

技术特征：
1.一种电水氢甲醇多联产能源岛，其特征在于，包括：烟气提水电水联产系统、耦合发电制储氢系统、碳收集制取甲醇系统、电网、甲醇站和加氢站；其中，所述烟气提水电水联产系统包括气体绝缘开关、电水联产装置、二氧化碳收集装置、蓄水池、储氧单元和厂用微电网；所述电水联产装置的电力出线与所述厂用微电网相连，同时通过所述气体绝缘开关与电网相连；所述电水联产装置包括氧气进口和二氧化碳出口；所述氧气进口与所述储氧单元连通；所述二氧化碳出口通过二氧化碳收集装置与所述碳收集制取甲醇系统连通；所述蓄水池的进水口与所述电水联产装置连通，同时与所述碳收集制取甲醇系统连通；所述蓄水池的出水口与所述耦合发电制储氢系统连通；所述耦合发电制储氢系统包括绿电装置和制储氢装置；所述绿电装置的电力出线通过厂用微电网与所述制储氢装置相连；所述制储氢装置包括氢气出口和氧气出口；所述氢气出口通过供氢管路与所述碳收集制取甲醇系统相连，并同时与加氢站相连；所述氧气出口通过供氧管路与所述储氧单元相连；所述制储氢装置通过供水管路与所述蓄水池的出水口连通；所述碳收集制取甲醇系统的电力入线与所述厂用微电网相连，同时所述碳收集制取甲醇系统包括甲醇出口；所述甲醇出口与所述甲醇站连通。2.根据权利要求1所述的一种电水氢甲醇多联产能源岛，其特征在于，所述绿电装置的电力出线上包括变压器一；所述电水联产装置与所述厂用微电网之间包括变压器二；所述电水联产装置与电网之间包括所述气体绝缘开关、变压器三和电能上网关口表。3.根据权利要求1所述的一种电水氢甲醇多联产能源岛，其特征在于，所述绿电装置包括风电和光伏发电。4.根据权利要求1所述的一种电水氢甲醇多联产能源岛，其特征在于，所述二氧化碳收集装置与所述二氧化碳出口之间包括净烟气管道。5.一种电水氢甲醇多联产方法，其特征在于，利用权利要求1-4任一所述的一种电水氢甲醇多联产能源岛，具体包括如下步骤：1)碳中和方法：回收所述电水联产装置产生的冷凝水，并利用所述厂用微电网吸纳和平衡风电和光伏发电产生的绿色电能电解所述冷凝水制取氢气；进一步回收所述电水联产装置产生的二氧化碳，并与上述氢气合成制取甲醇；在此过程中，所述二氧化碳的回收量和氢气制取、甲醇制取和绿电厂用产生的二氧化碳减排量之和大于能源岛的综合能耗等价碳当量，从而实现岛内碳中和；2)零取水方法：所述烟气提水电水联产系统产生合格的电解水，所述电解水通过蓄水池输送至所述制储氢装置以制取氢气；所述碳收集制取甲醇系统向所述烟气提水电水联产系统输送回收水，形成水循环回用系统，实现岛内用水自平衡，外部零取水；3)风光火耦合节能发电方法：在所述能源岛内部，所述厂用微电网接入风电装置和光伏发电装置，形成微网电能池并进行耦合调峰，最大程度消纳风电和光电；同时，以电水联产装置的调峰平衡电量补充厂用微电网的峰谷缺口，形成绿电制氢、绿电制甲醇、绿电厂
用、耦合调峰的能源岛；进一步的，以制储氢装置的副产品氧气接入电水联产装置，通过优化燃烧，降低电水联产消耗厂用电对应的化石能源比重，降低供电煤耗；在所述能源岛外部，能源岛与电网之间形成点对网式供电结构，电网的调度指令以能源岛出口的电能关口表为反馈节点，进行整岛调度，从而实现岛内风光火耦合节能发电。6.根据权利要求5所述的一种电水氢甲醇多联产方法，其特征在于，步骤(1)中所述碳中和方法如以下关系式所示；上网电能能量为：e
w
＝kf
(e1,e2,e3)-(e
3c
e
h2oc
e
h2c
e
c2c
)，绿电能量为：e
l
＝kf
(e1,e2,e3)-e3，绿电等价碳减排量为：c
d
e
l
＝c
d
[kf
(e1,e2,e3)-e3]，岛内综合能耗等价碳当量为：c
z
＝c
d
(e
3c
e
h2oc
e
h2c
′
e
c2c
′
)，二氧化碳回收量为c
sj
，总的二氧化碳减排量为c
d
e
l
c
sj
；碳中和关系式为：c
d
e
l
c
sj
≥c
d
(e
3c
e
h2oc
e
h2c
′
e
c2c
′
)，或，c
d
e
l
c
sj-c
d
(e
3c
e
h2oc
e
h2c
′
e
c2c
′
)≥0。7.根据权利要求5所述的一种电水氢甲醇多联产方法，其特征在于，步骤(2)中所述零取水方法如以下关系式所示：其水平衡关系式为：h
d
＝h
z-h
h
或h
z
＝h
d
h
h
；其蓄水池s的额定储水量为：qa＝1.5q
r
q
d
q
h
。8.根据权利要求5所述的一种电水氢甲醇多联产方法，其特征在于，所述电水联产装置的湿饱和烟气温度为45℃～55℃，压力为0.089mpa～0.101mpa；所述碳收集制取甲醇系统对二氧化碳进行合成甲醇反应前处理，使二氧化碳达到温度为255℃～305℃，压力为3mpa～5mpa等级；所述烟气提水电水联产系统的冷凝水温度为25℃～35℃；所述制储氢装置的氢气温度为255℃～305℃。9.根据权利要求5所述的一种电水氢甲醇多联产方法，其特征在于，所述能源岛内物料平衡关系为：co2、h2o、h2和ch3oh的质量比为14.8～15.2:18.2～18.7:2.02～2.07:10.7～11.0或所述能源岛内能量平衡关系式为：e
w
＝kf
(e1,e2,e3)-(e
3c
e
h2oc
e
h2c
e
c2c
)。

技术总结
本发明公开了一种电水氢甲醇多联产能源岛及方法，属于能源利用技术领域，所述能源岛包括：烟气提水电水联产系统、耦合发电制储氢系统和碳收集制取甲醇系统。同时，所述电水氢甲醇多联产的方法具体包括：1)能源岛内碳中和方法；2)零取水方法；3)风光火耦合节能发电方法。本发明提供的能源岛通过回收烟气冷凝水集成绿电制氢，进一步回收二氧化碳同时绿电制甲醇，以岛内调峰平衡电量补偿绿色电能缺口，以电水多联产机组与风电机组、光伏发电耦合，实现岛外零取水，岛内碳中和。岛内碳中和。岛内碳中和。


技术研发人员：刘春晓 李灿 于沛东 王集杰 修立杰 李军 陈永 张海龙 丁建兵 吴建海 孙涛 肖亮 李洪生 赵敏 毕晓龙
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：2021.10.29
技术公布日：2022/2/7