一种地下空间支撑下的电力能源系统

技术领域

本发明属于能源技术领域，具体涉及一种地下空间支撑下的电力能源系统。

背景技术

为应对日益严峻的气候变化问题，中国提出了碳达峰与碳中和的战略目标，为国家气候治理与能源低碳转型描绘了宏伟蓝图。具体的，需从碳源减排与碳汇增容两个角度减少温室气体的累积，推动人类社会清洁低碳转型。一次能源消费为人类社会的主要碳源，以电力系统为代表的能源行业是CO

现有电力能源系统已在低碳减排方面进行了探索发展，整合了部分传统减排增汇技术，如风、光等清洁能源发电技术，电磁储能、压缩空气储能、抽水蓄能等储能技术，以及碳捕集、利用及封存(CCUS)技术等，促进了能源梯级利用以及可再生能源消纳，实现了能源利用效率的提升以及碳排放水平的降低。然而，各类减排增汇措施在技术原理、应用环境、设备配套等方面存在缺陷和制约，其低碳效益的进一步提升面临挑战，包括大规模、安全稳定的多相态物质存储与设备运行空间匮乏，发挥生态碳汇功能的地表生态空间有限，以及推动资源合理配置的市场体系尚未健全完善。因此，亟需转换发展思路，寻求突破当前减排增汇技术瓶颈的途径。

地下空间作为一类重要的国土空间资源，具备封闭性、稳定性、防护性等功能特性，可以实现多相态物质规模化存储、支撑能源系统安全稳定运行、促进资源的高效利用，并通过置换对应的地表生态空间提升生态系统固碳能力，因此地下空间具备巨大的减排增汇潜力。本发明将地下空间与现有减排增汇措施充分耦合，提出地下空间支撑下的电力能源系统，旨在提供一种“双碳”目标驱动的能源低碳开发利用新模式。

发明内容

本发明的目的是提供了一种地下空间支撑下的电力能源系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种地下空间支撑下的电力能源系统，包括第一汇流箱、第二汇流箱、可再生能源发电机组、跨临界CO

进一步的，可再生能源发电机组经DC/DC转换器与第一汇流箱相连；第一汇流箱的第三路经第二汇流箱与用电装置相连。

进一步的，跨临界CO

进一步的，电解水制氢储能系统包括电解池和H

进一步的，天然气重整制氢系统包括天然气重整器；天然气重整器上设置有氧气进口、天然气进口、二氧化碳出口和氢气出口，电解池与天然气重整器的氧气进口相连，天然气进口连接有天然气管道，天然气管道上设置有第一电磁阀；二氧化碳出口与CO

进一步的，天然气重整器与电解池之间设置有第二电磁阀。

进一步的，用电装置包括外部电网和地下负荷，CO

进一步的，CO

进一步的，甲醇反应器出口经第六电磁阀与地铁等地下负荷相连；地铁等地下负荷还连接有地源热泵。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：当用能侧负荷处于低谷期或可再生能源较为充沛而存在弃风弃光风险时，可再生能源发电机组产生的过剩电能可输入至地下空间支撑下的电力能源系统内，通过电解水制氢储能系统制取高纯度绿氢，所制得氢气可存储。电解水制氢伴生的高纯氧气可输入天然气重整制氢系统中，通过与甲烷的部分氧化反应生成氢气与CO

进一步的，通过实现多种可再生能源发电机组、电解水制氢储能系统、跨临界CO

附图说明

图1为地下空间支撑下的电力能源系统结构示意图。

图2为地下空间支撑下的电力能源系统流程图。

图中：1.太阳能光伏板，2.DC/DC转换器，3.第一汇流箱，4.第二汇流箱，5.DC/AC逆变器，6.CO

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种地下空间支撑下的电力能源系统，包括可再生能源发电机组、氢燃料电池15等多类发电系统，电解水制氢储能、跨临界CO

可再生能源发电机组为主要供能单元，地下空间支撑下的电力能源系统内部的各类储能资源可消纳系统过剩电能。

参见图1，本发明提供一种地下空间支撑下的电力能源系统，包括可再生能源发电机组、电解水制氢储能系统、跨临界CO

电解水制氢储能系统处于充电状态时，电能输入电解池12中将水分解为氢气与氧气，所得氢气可输入H

电解水制氢伴生的高纯度氧气具备进一步开发利用的价值。这部分高纯度氧气可输入天然气重整制氢系统中，通过与甲烷的部分氧化反应生成氢气与CO

能源生产过程中产生的高浓度高压力CO

CO

地源热泵23可开采浅层地热能就近满足地下空间项目的采暖及制冷需求，降低能量远距离输送造成的传输损耗。

地下空间支撑下的电力能源系统可通过地下储热系统与城市冷/热水管道实现热能生产和消费在时间与空间上的解耦，推动不同分布式能源系统之间的互补互济，增强系统运行的灵活性，提升能源综合利用效率。

地下空间支撑下的电力能源系统运行中产生的氢气、氧气、CO

其中，天然气重整制氢系统包括天然气重整器9和第二电磁阀10；

跨临界CO

CO

电解水制氢储能系统包括电解池12和H

本发明中可再生能源发电机组采用太阳能光伏板1。

具体的，参见图1，地下空间支撑下的电力能源系统还包括DC/DC转换器2、DC/AC逆变器5、第一电磁阀7、变压吸附器11、第三电磁阀13、第四电磁阀14、氢燃料电池15、第五电磁阀16、地下负荷22、地源热泵23以及地下储热系统24。

太阳能光伏板1经DC/DC转换器2与第一汇流箱3的入口相连，第一汇流箱3的出口分为三路，一路与第二汇流箱4相连，一路经第一压缩机8与CO

氢燃料电池15与第二汇流箱4相连，第二汇流箱4与DC/AC换流器5相连，DC/AC换流器5与外部电网相连。

上述一种地下空间支撑下的电力能源系统的运行机理为：

参见图2，当用能侧负荷处于低谷期或可再生能源较为充沛而存在弃风弃光风险时，可再生能源发电机组产生的过剩电能可输入至地下空间支撑下的电力能源系统内，通过电解水制氢储能系统制取高纯度绿氢，所制得氢气可输入H

当用能侧负荷处于高峰期或可再生能源较为匮乏而系统整体存在能量缺口时，地下空间支撑下的电力能源系统内部的各类储能系统可向负荷侧提供电能。H