一种多能互补分布式能源余热余电制氢集成系统

技术领域

本发明涉及分布式能源系统及其建筑中新能源利用领域，具体涉及一种多能互补分布式能源余热余电制氢集成系统。

背景技术

目前，中国向世界提出了在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和的双碳目标。为实现这个目标，天然气燃气内燃机冷热电联供系统与太阳能风能等可再生能源发电系统组成的多能互补分布式能源系统正在中国国内逐步得到普及应用。天然气燃气内燃机冷热电联供与太阳能风能组成的多能互补分布式能源系统在实际普及应用中存在设计中系统容量设置与建筑负荷不相匹配导致长时间超低负荷运行效益不高、过渡季节或深夜建筑冷热量需求不大的时段，天然气内燃机余热无法得到有效利用而导致大量的余烟排向大气造成了余热的浪费和对环境的热污染。此外，多能互补分布式能源系统中的可再生能源发电量的不稳定导致余电的产生进而造成弃光充风问题。因此解决多能互补分布式能源系统存在的余热余电问题迫在眉睫。

而在另一方面，氢能作为绿色能源有助于国家双碳目标的进一步实现。中国主要制氢的方式有煤制氢、天然气制氢、甲醇制氢、工业副产制氢、炼厂气制氢、焦炉煤制氢、电解水制氢、氨分解制氢等制氢形式。其中天然气制氢目前为国内外普遍采用的天然气制氢工艺路线，主要工艺流程是将天然气与水蒸气在高温环境下发生化学反应制成主要由CO、CO

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种多能互补分布式能源余热余电制氢集成系统。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多能互补分布式能源余热余电制氢集成系统，包括

附图说明

图1是本发明的系统示意图。

其中，（1）为阀门，（2）为天然气内燃发电机，（3）为阀门，（4）为余烟溴化锂冷热水机组，（5）为阀门，（6）为余烟余热锅炉，（7）为阀门，（8）为水蒸气与天然气的混合器，（9）为阀门，（10）为阀门，（11）为气体压缩机，（12）为热交换器，（13）为天然气脱硫器，（14）为热交换器，（15）为天然气转化炉，（16）为燃烧加热器，（17）为中变炉，（18）为热交换器，（19）为高温冷却水泵，（20）为气液分离器，（21）为变压吸附氢气提纯设备，（22）为分离废气储气罐，（23）为气体压缩机，（24）为氢气储气罐，（25）为可再生能源发电，（26）为直交流逆变器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步详细说明：

如图1所示，本发明一种多能互补分布式能源余热余电制氢集成系统，包括多能互补分布式能源余热余电制氢集成系统中的燃气发电机余烟利用系统，可再生能源发电余电利用系统及小型化天然气制氢系统。

管道天然气经阀门（1）进入到燃气内燃发电机（2）进行燃烧发电，伴随内燃机燃烧发电产生高温余烟（368～469℃）。在夏冬季建筑冷热负荷充足阶段，高温余烟经阀门（3）进入到溴化锂吸收式冷热水机组（4）产生冷水或热水进行制冷或供暖。但在过渡季节或是深夜建筑冷热负荷不足或没有冷热负荷的时间段，调节或关闭阀门（3），高温余烟则经阀门（5）进入到余烟余热锅炉（6）将高温入水加热产生过热高温水蒸气用于天然气制取氢气反应。余烟余热锅炉（6）的入水来源于常温冷却水进行过热交换后升温的高温水。为节省额外储备运输天然气的费用，制取氢气所需天然气原料取自同一天然气管道，管道天然气通过阀门（10）进入到气体压缩机（11），将中压管道天然气增压到0.9MPa。由于管道天然气含有硫化物，需先进行脱硫反应才可让天然气进行氢化反应。脱硫反应需在较高温度（290～350℃）下进行，于是让增压后的天然气与从天然气转化炉（15）出来的以CO和水蒸气为主的高温混合气体（750～800℃）先在热交换器（12）中进行热交换升温，再进入天然气脱硫器（13）中在催化剂下进行脱硫反应，胶硫反应公式为：ZnO+H