一种基于液态阳光的煤电机组减碳系统及方法与流程

1.本发明属于发电技术领域，具体涉及一种基于液态阳光的煤电机组减碳系统及方法。


背景技术：

2.风电和光伏发电系统出力特性随着风速及光照条件的变化而一直处于动态变化之中，但是用户侧负荷需求一般相对比较稳定，因此随着新能源大规模接入电力系统，将导致发电侧和用户侧出力特性曲线不匹配，进而影响电网系统的安全性和稳定性。煤电机组作为一种优质、稳定的调峰资源，是促进新能源消纳的关键因素。然而，高比例的煤电又将导致大量co2排放，相关数据表明：我国电力系统co2排放占全国排放总量40％以上，是国内最大co2排放来源。
3.因此，通过采用减碳措施降低煤电机组co2排放，在实现碳达峰碳中和目标前提下，同时保持适当规模的煤电机组对于新能源消纳和提高电网安全性均具有举足轻重的意义。
4.基于上述原因，本发明在充分研究煤电低碳技术的基础上，提出一种基于液态阳光的煤电低碳技术，不仅可以降低煤电机组co2排放，而且可以增加新能源消纳和实现co2资源化利用，具有非常明显的社会和经济效益。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于液态阳光技术的煤电机组减碳系统及方法，不仅解决了煤电低碳发展的难题，而且促进了新能源消纳，对于实现双碳目标具有重要意义。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于液态阳光的煤电机组减碳系统，包括新能源发电系统、升压站、电解制氢站、现有煤电机组、co2捕集单元、co2储罐、甲醇合成单元以及甲醇储罐；电解制氢站中设置电解槽，电解槽的气体输出口分别设置绿氧储罐和绿氢储罐，绿氢储罐的出口连接甲醇合成单元；co2捕集单元连接现有煤电机组的净烟道，co2捕集单元的出口设置co2储罐，co2储罐的出口连接甲醇合成单元；甲醇合成单元连接甲醇储罐。
7.绿氢储罐的出口至甲醇合成单元的管路上设置h2压缩机，co2储罐的出口至甲醇合成单元的管路上设置co2压缩机。
8.绿氧储罐的出口连接工业用户的空分系统的氧气侧。
9.co2捕集单元入口位于引风机下游。
10.新能源发电系统为风力发电系统、太阳能发电系统、潮汐发电系统和/或生物质发电系统。
11.甲醇储罐的出口设置甲醇净化单元。
12.升压站通过专线或电网连接制氢站。
13.基于本发明所述的基于液态阳光技术煤电机组系统的减碳方法，新能源发电系统产生的绿色电能通过低压汇集线路汇集于升压站低压侧，经过升压站升压后的绿电由专线或电网输送至制氢站，电解槽阳极和阴极分别生成氧气和氢气，所述氧气储存于绿氧储罐；所述氢气储存于绿氢储罐；引自煤电锅炉炉后脱硝、除尘和脱硫处理的烟气经过碳捕集后返回烟囱排放至大气，co2捕集单元捕获的co2通过管道输送至co2储罐，来自于co2储罐的co2和来自绿氢储罐的h2按照设定比例分别经过压缩后进入甲醇合成单元，在甲醇合成单元内催化剂作用下生成粗甲醇，粗甲醇经管道输送入甲醇储罐内，然后进入甲醇净化单元内净化获得精甲醇。
14.所述氧气通过管道或罐车输送至化工厂用于替代空分系统的部分灰氧，甲醇通过甲醇净化单元净化后供给用户。
15.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
16.(1)电解水制氢的电力全部来自于新能源发电系统，产生的h2和o2完全是绿色的；
17.(2)绿氧用于化工项目可以减少空分系统氧电力消耗，减少了灰电的消耗，进而起到降碳作用；
18.(3)通过碳捕集单元捕集co2实现了煤电机组低碳化；
19.(4)合成的绿色甲醇实现了co2资源化利用，合成的甲醇应用于化工、交通、电力等领域替代灰色甲醇，实现了化工、交通、电力等低碳化发展；
20.(5)通过本发明所述系统设置及工艺路线，增加了新能源电力的消纳。
附图说明
21.图1是基于液态阳光煤电机组减碳系统示意图。
22.图中代号含义：1-新能源发电系统；2-升压站；3-电解槽；4-绿氧储罐；5-绿氢储罐；6-煤电锅炉；7-引风机；8-烟囱；9-co2捕集单元；10-co2储罐；11-co2压缩机；12-h2压缩机；13-甲醇合成单元；14-甲醇储罐；15-甲醇净化单元。
具体实施方式
23.下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。
24.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明的技术方案。
25.除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本发明的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本发明的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。
26.参考图1，一种基于液态阳光的煤电机组减碳系统，包括新能源发电系统1、升压站2、电解制氢站、现有煤电机组、co2捕集单元9、co2储罐10、甲醇合成单元13、甲醇储罐14以及甲醇净化单元15；电解制氢站中设置电解槽3，电解槽3的气体输出口分别设置绿氧储罐4和绿氢储罐5，绿氢储罐5的出口连接甲醇合成单元13；co2捕集单元9连接现有煤电机组的脱
硫岛出口烟道，co2捕集单元9的出口设置co2储罐10，co2储罐10的出口连接甲醇合成单元13；绿氢储罐5的出口至甲醇合成单元13的管路上设置h2压缩机12，co2储罐10的出口至甲醇合成单元13的管路上设置co2压缩机11。
27.一种优选的实施例，绿氧储罐4的出口连接工业用户的空分系统氧气侧；绿氧用于化工项目可以减少空分系统制氧灰电消耗，进而起到降碳作用。
28.实际生产中可能更多的以风力发电系统和光伏发电系统作为电源，通过汇集线路汇集于升压站低压侧，升压后通过专线或电网输送至电解制氢站。通过电解制氢站的电解槽3分别获得绿氢和绿氧，阳极产生的绿氧通过管道输送至绿氧储罐4，进一步输送至工业用户用于替代空分系统产生的灰氧；阴极产生的绿氢通过管道输送至绿氢储罐5，用做合成甲醇原料。此处绿氢储罐5作用为储存和稳压。引自烟气煤电锅炉6炉后脱硫吸收塔出口的烟气经过碳捕集后返回烟囱排放至大气，减少了煤电机组co2排放，co2捕集单元9捕获的co2通过管道输送至co2储罐10，此处co2储罐10的作用与绿氧储罐作用相同。
29.来自绿氢储罐5的h2和来自co2储罐10的co2按照设定比例分别经过压缩机加压后输送至甲醇合成单元13合成ch3oh，合成后获得的粗甲醇储存入甲醇储罐14，最后经过甲醇净化单元15净化后输送至用户，以替代通过煤电产生的灰色甲醇，实现煤电机组及耦合产业的低碳化。
30.传统煤电机组通过燃烧煤炭获得高温高压蒸汽，驱动汽轮发电机组获得电能。在锅炉燃烧煤炭过程中会产生大量co2，大量co2排入大气中产生的温室效应严重影响生存环境。
31.参见图1，本发明旨在构造一种降低煤电机组co2排放减碳系统，通过与其他行业的耦合进而带动相关行业减碳，实现co2资源化利用，该系统中包含绿氢子系统、co2捕集子系统和合成甲醇子系统；绿氢子系统包括新能源发电系统1、升压站2、电解槽3；co2捕集子系统包括煤电锅炉6、co2捕集单元9，合成甲醇子系统包括甲醇合成单元13、甲醇储罐14和甲醇净化单元15；电解槽3的气体输出口分别设置绿氧储罐4和绿氢储罐5，绿氢储罐5的出口连接甲醇合成单元13；co2捕集单元9连接现有煤电机组的净烟道，co2捕集单元9的出口设置co2储罐10，co2储罐10的出口连接甲醇合成单元13；甲醇合成单元13连接甲醇储罐14；
32.具体工作过程为：由光伏和风电构成的新能源发电系统1产生的绿色电能通过低压汇集线路汇集于升压站2低压侧，经过升压站2升压后的绿电由专线或电网输送至制氢站。通过制氢站的电解槽3将电能转化为绿氢和绿氧，产生于阳极的绿氧储存于绿氧储罐4，由管道或罐车输送至化工厂用于替代空分系统的部分灰氧；产生于阴极的氢气储存于绿氢储罐5。来自于co2储罐10的co2和来自绿氢储罐5的氢气按照设定比例分别经过co2压缩机11和h2压缩机12加压后进入甲醇合成单元13，在甲醇合成单元13内在催化剂作用下生成粗甲醇，粗甲醇经管道输送入甲醇储罐14内，然后进入甲醇净化单元15内净化后获得精甲醇，此时系统即完成一个流程。