一种储能固碳系统的制作方法

1.本实用新型涉及可再生能源发电以及二氧化碳转化领域，具体涉及一种储能固碳系统。


背景技术：

2.风光等可再生能源的平稳发电一直是该领域的前言问题，因为大部分可再生能源是靠天吃饭，一天甚至几分钟内风光等资源的波动也会很大。这种波动对电网造成了极大的负担，也一直制约着可再生能源的发展。
3.目前，惯常的解决方法主要有两种，一种是由电网上其他电站维护整个电网的稳定，为可再生能源调频调峰，另一种是在可再生能源电站周边建设储能装置，例如电池组等，将电能储存后再平稳释放。第一种方法对于电网和火电厂的压力很大，为了保障电网稳定，经常出现弃风弃光等现象，造成大量资源浪费，也影响了电厂的成本回收周期；第二种方法需要大量投资建设储能站，以锂电池为主的储能装置存在单价高，维护不变，危险性高，寿命短等缺点。而随着国家提出碳中和概念，未来可再生能源的发电量占比势必进一步增大。因此，为了解决矛盾，开发新的储能方式相当必要。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种储能固碳系统，解决了现有的风光可再生能源的利用率低的缺陷。
5.为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
6.本实用新型提供的一种储能固碳系统，包括二氧化碳固定工厂，所述二氧化碳固定工厂的电能输入端连接电能输出系统的电能输出端；所述二氧化碳固定工厂上设置有淀粉产品出口；
7.所述二氧化碳固定工厂的二氧化碳输入端连接电能输出系统的二氧化碳废气输出端。
8.优选地，所述二氧化碳固定工厂包括淀粉生产主体和二氧化碳收集系统，其中，二氧化碳收集系统的二氧化碳输入端连接电能输出系统的二氧化碳废气输出端；所述二氧化碳收集系统的高浓度二氧化碳出口连接淀粉生产主体的二氧化碳入口；所述淀粉生产主体上设置有淀粉产品出口。
9.优选地，所述二氧化碳收集系统包括收集器、反应器和加热分解器，其中，所述收集器上设置有空气入口；所述收集器上的空气出口连接反应器的入口，所述反应器上的碳酸盐出口连接加热分解器的入口，所述加热分解器上的二氧化碳出口连接淀粉生产主体的二氧化碳入口。
10.优选地，所述反应器上设置有碱性溶液入口。
11.优选地，所述加热分解器和淀粉生产主体之间设置有冷凝管。
12.优选地，所述淀粉生产主体的淀粉产品出口连接有提纯器。
13.优选地，所述电能输出系统包括煤电场。
14.优选地，所述电能输出系统包括化石能源场。
15.优选地，所述电能输出系统包括可再生能源发电场。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
17.本实用新型提供的一种储能固碳系统，在原有电站系统的基础上加入二氧化碳固定工厂，将空气中和电能输出系统的二氧化碳转化为淀粉；淀粉可以以有机物的方式将电能转化为自升化学能存储，同时固定二氧化碳，减少温室气体排放；而淀粉也可以作为工农业原料，参与化工合成，粮食生产和牲畜饲养等行业。
附图说明
18.图1为本实用新型的第一种整体流程示意图；
19.图2为本实用新型的第二种整体流程示意图；
20.图3为本实用新型二氧化碳固定工厂示意图；
21.其中，1、煤电场2、二氧化碳固定工厂。
具体实施方式
22.根据最新技术，我国已在实验室成功实现了将二氧化碳到淀粉的人工合成转化。该技术于2021年9月24日在《科学》杂志在线发表，属世界首次。在此之前，农作物通过光合作用固定二氧化碳生产淀粉，该过程设计约60步的生化反应，理论能量转化效率仅有2％左右。且农作物存在生长周期长，使用大量土地淡水资源等局限性。
23.而该新技术从头设计出11步主反应的非自然二氧化碳固定与人工合成淀粉新途径，在实验室中首次实现从二氧化碳到淀粉分子的全合成。研究团队采用一种类似“搭积木”的方式，利用化学催化剂将高浓度二氧化碳在高密度氢能作用下还原成碳一(c1)化合物，然后通过设计构建碳一聚合新酶，依据化学聚糖反应原理将碳一化合物聚合成碳三(c3)化合物，最后通过生物途径优化，将碳三化合物聚合成碳六(c6)化合物，再进一步合成直链和支链淀粉(cn化合物)。这一人工途径的淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍。按照目前技术参数推算，在能量供给充足条件下，理论上1立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于5亩土地玉米种植的淀粉年平均产量(按我国玉米淀粉平均亩产量计算)。
24.以该技术为基础，建立大型二氧化碳固定站或固定工厂，即可完成新型储能固碳技术的主体结构。
25.本实用新型涉及的技术中将风光可再生资源产生的电能用于其他领域的供电，避免了现有的风光可再生资源产生的电能并入电网而引起的电网负担。
26.如图1、图2所示，首先在现有煤电场、化石能源场或可再生能源发电场周边，建立二氧化碳固定工厂。
27.如图3所示，二氧化碳固定工厂主要由三部分组成，淀粉生产主体1，在上述二氧化碳固定转化技术的基础上建立生产线，完成二氧化碳及电能输入，淀粉产品输出的总体过程。
28.二氧化碳收集系统2，该系统可收集空气中的二氧化碳，所述二氧化碳收集系统包括收集器、反应器和加热分解器，其中，所述收集器上设置有空气入口；所述收集器上的空
气出口连接反应器的入口，所述反应器上的碳酸盐出口连接加热分解器的入口，所述加热分解器上的二氧化碳出口连接淀粉生产主体的二氧化碳入口。
29.所述反应器上设置有碱性溶液入口。
30.所述加热分解器和淀粉生产主体之间设置有冷凝管。
31.所述淀粉生产主体的淀粉产品出口连接有提纯器。
32.由于空气中二氧化碳浓度很低，首先利用碱性溶液与二氧化碳产生化学反应生成碳酸盐，将二氧化碳固定。再通过加热的方式使碳酸盐分解，二氧化碳释放，释放后的气体中二氧化碳浓度显著提高，达到收集二氧化碳的效果，再通过低温分离等手段获得高浓度的二氧化碳气体，若工厂建在化石能源电厂周边可通过二氧化碳捕集或回收工厂废气的方式获得大量的二氧化碳。
33.保障系统3，及维持工厂运转的能源输入，日常维护，安全等系统，与一般的工业工厂类似。
34.如图1所示，二氧化碳固定工厂建立后，现有电厂提供能源。进行淀粉生产工作，淀粉属于高能有机物，通过化学能的形式储存了大量能量，并且淀粉是人类饮食和能源获取的主要形式，无毒无害。既可以大量存储用于储能，也可以在工业中使用作为化工原料，还可以进一步生产食品等，替代粮食作物供人食用，或用于牲畜养殖。
35.该类型的储能工厂可在风光资源丰富但不适合农业发展的沙漠戈壁等地大量建设，即满足了过剩可再生能源发电的利用，又增加了这些地区的淀粉产量，降低粮食成本，并且减少了空气中的二氧化碳总量，为碳中和助力。并且该类型工厂不涉及高危物品的生产和使用，建设相对简单安全。
36.需注意本实用新型所示二氧化碳收集方法为碱性溶液溶解法，并非唯一途径，只是一种可行方式。


技术特征：
1.一种储能固碳系统，其特征在于，包括二氧化碳固定工厂，所述二氧化碳固定工厂的电能输入端连接电能输出系统的电能输出端；所述二氧化碳固定工厂上设置有淀粉产品出口；所述二氧化碳固定工厂的二氧化碳输入端连接电能输出系统的二氧化碳废气输出端；所述二氧化碳固定工厂包括淀粉生产主体和二氧化碳收集系统，其中，二氧化碳收集系统的二氧化碳输入端连接电能输出系统的二氧化碳废气输出端；所述二氧化碳收集系统的高浓度二氧化碳出口连接淀粉生产主体的二氧化碳入口；所述淀粉生产主体上设置有淀粉产品出口；所述二氧化碳收集系统包括收集器、反应器和加热分解器，其中，所述收集器上设置有空气入口；所述收集器上的空气出口连接反应器的入口，所述反应器上的碳酸盐出口连接加热分解器的入口，所述加热分解器上的二氧化碳出口连接淀粉生产主体的二氧化碳入口。2.根据权利要求1所述的一种储能固碳系统，其特征在于，所述反应器上设置有碱性溶液入口。3.根据权利要求1所述的一种储能固碳系统，其特征在于，所述加热分解器和淀粉生产主体之间设置有冷凝管。4.根据权利要求1所述的一种储能固碳系统，其特征在于，所述淀粉生产主体的淀粉产品出口连接有提纯器。5.根据权利要求1所述的一种储能固碳系统，其特征在于，所述电能输出系统包括煤电场。6.根据权利要求1所述的一种储能固碳系统，其特征在于，所述电能输出系统包括化石能源场。7.根据权利要求1所述的一种储能固碳系统，其特征在于，所述电能输出系统包括可再生能源发电场。

技术总结
本实用新型提供的一种储能固碳系统，包括二氧化碳固定工厂，所述二氧化碳固定工厂的电能输入端连接电能输出系统的电能输出端；所述二氧化碳固定工厂上设置有淀粉产品出口；所述二氧化碳固定工厂的二氧化碳输入端连接电能输出系统的二氧化碳废气输出端；本实用新型能够将电能转化为自升化学能存储，同时固定二氧化碳，减少温室气体排放；且解决了现有的风光可再生资源发电并入电网带来的电网负担的缺陷。陷。陷。


技术研发人员：田仲伟 杨剑 李晴 郑建涛
受保护的技术使用者：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司
技术研发日：2022.01.25
技术公布日：2022/7/28