[发明专利]一种利用过剩电制替代天然气的方法

说明书

本发明公开了一种利用过剩电制替代天然气的方法。所述方法包括如下步骤：(1)利用过剩电电解水制取氢气，并收集产生的氧气作为副产品；(2)将氢气增压至0.5～5MPa，然后升温至220～350℃；(3)将经升温后的氢气分成2股，其中一股氢气输入至气体混合器中，另一股氢气输入至甲烷化反应区中；(4)将二氧化碳输入至气体混合器中与氢气进行混合；(5)甲烷化反应区包括至少4台串联和/或并联的甲烷化反应器，在最后一台的甲烷化反应器的出口即收集到天然气；过剩电来自于弃光、弃风、弃水和/或核电。本发明通过反应物自身作为原料气的稀释剂，避免了传统甲烷化工艺中需要循环压缩机把产品气引入原料气中稀释反应物浓度，省去了压缩机，节省了动设备的电力消耗。

技术领域

本发明涉及一种利用过剩电制替代天然气(ETG,Electricity To Gas)的方法，属于甲烷化领域。

背景技术

作为世界上第一大电力生产国，由于经济增速趋稳，中国正面临着电力相对过剩的难题。电力相对过剩最主要的原因是经济发展放缓，社会用电需求下降，是中国经济进入新常态后造成的。电力的相对过剩带来了十分严重的弃风、弃光、弃水现象。我国已成为全球风电规模最大、光伏发电增长最快的国家。但新能源限电现象却日益加剧，大量清洁能源被浪费。

与此同时，我国电网“峰谷差越来越大”对“电能质量”负面影响也越来越大。当电网峰电与谷电的差值越大，电网波动就越大，电网调整的能力就越困难，进而对供电侧、用户侧不同设备的负面影响也越大。加快构建我国“谷电大规模化学储能调峰板块”降低“峰谷差”是解决“电能质量”、“浪费谷电”矛盾的前提因素；而“调峰”是降低“峰谷差”的主要手段。

另外一方面，为保证核电的安全及经济性，中国的核电机组均带基荷满功率运行，随着核电的飞速发展及负荷峰谷差的日益增大，电力系统调峰形势越来越严峻，核电机组面临着严重的调峰运行压力。为了实现调峰，在建设核电站时会同步建设蓄能配套设施，一般为抽水蓄能电站，用电低谷时，用电力将低处水库中的水抽到高处水库；用电高峰时，再用高水库的水推动水轮发电机组发电，但这种方法对库容和水量要求较高、核电厂周边选址受限、占地大、应急能力差。

电力系统的最大难题是电能不能大规模的、工程化、长寿命的存储，这种特点向新能源电力并网、过剩电力利用和电网的削峰填谷提出了挑战，也使“储能调峰”成为关乎我国“电网安全”、“谷电浪费”及“电能质量”的重大的命题。传统意义的电力储能可定义为实现电力存储和双向转换的技术，包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超导磁储能、电池储能等，利用这些储能技术，电能以机械能、电磁场、化学能等形式存储下来，并适时反馈回电力网络。通过本方法可以把电转化为能量密度较高且可作为市场消费品的天然气，实现把电能转化为便于储存、运输、销售的化学能量。

中国专利CN103107588A公开了一种非并网风电制氢装置，包括风机、制氢装置和控制装置、蓄电池等，有利于充分利用风力，无环境污染，资源利用率高，能够方便的持续的生产氢气，并且只需采用较小的蓄电池即可实现，达到节约了成本。中国专利CN101976853A公开了一种风电制氢调控并网系统，包括风力发电装置、氢气发生器、氢气存储器以及氢能发电装置，利用氢能源的存储技术，可有效解决风力发电并网，特别是大型风力发电并网的问题。中国专利CN102091629A公开了一种二氧化碳甲烷化催化剂，采用稀土与其他金属的复合氧化物作为载体，镍在载体上的负载量占总催化剂重量的1～15％，二氧化碳转化率可达100％。中国专利CN102338433A利用低谷电储能的蓄水池结构，蓄水池结构包括—储能池和平衡池；中国专利CN104279012A公开了一种基于深冷储能的核电调峰系统，包括核能发电子系统、空气液化子系统、液态空气释能子系统、蓄冷单元，在用户负荷需求小于核电系统额定负荷时，将核能发电子系统产生的多余电能通过空气液化过程转化为深冷能储存于液态空气中；以提高核电系统在用电高峰时段的核反应堆热能的发电效率和净出功量，达到消峰填谷的目的。

目前，尚没有类似本方法利用弃光/风/水电或核电等过剩电制替代天然气实现储能调峰的技术报道。

发明内容