CN104838530A - 灵活运用电力的集成系统和方法 - Google Patents

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J·E·朗
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Abstract

本发明涉及集成工厂，其包括电热生产乙炔的工厂和发电厂，所述电热生产乙炔的工厂通过导管和所述发电厂连接，从所述电热生产乙炔的工厂获得的产物气体用于在所述发电厂中发电。所述集成工厂提供灵活使用电力的方法，其中，在电力供应量高时，操作所述电热生产乙炔的工厂，并且除了乙炔之外至少部分得到的氢和/或气态烃被储存，并且在电力供应量低时，储存的氢和/或气态烃被送入所述发电厂。

Description

灵活运用电力的集成系统和方法
技术领域
本发明涉及灵活运用电力的集成工厂和方法。
背景技术
利用可再生能源，如风能、太阳能和水力发电，对于发电的重要性日益增加。典型地，电能通过长距离的、跨区域和跨国联接的电力供应网络(简称为电力网络)提供给众多用户。由于电能不能在电力网络本身内或在没有额外装置的情况下大量存储，因此必须使供给到电力网络的电能与用户方的电力需求(已知为负荷)相匹配。如大家所知，负荷随时间，特别是根据一天中的时间、一周中的日期以及一年中的时间而波动。传统地，该负荷变化被分为三个范围：基本负荷、中等负荷和峰值负荷，发电机根据其类型适当地在这三个负荷范围内使用。发电量和电力消耗的连续平衡对稳定可靠的电力供应是必要的。可能发生的短期偏差由所谓的正向或反向能量控制或功率控制来平衡。在可再生发电装置的情况下，会产生这样的困难：在诸如风能和太阳能的某些类型的情况下，发电能力并不是在所有时间都具备，也不能以特定的方式控制，而是受到例如当日时间和天气相关的波动的影响，这些仅在某些情况下可预测，并且一般不与在该特定时刻的能量需求相一致。
在给定时间，波动的可再生能源的发电量和消耗量之间的差异通常必须由其他发电工厂来消除，例如燃气发电厂、燃煤发电厂和核电厂。随着波动的可再生能源正日益扩大并且占据电力供应的比重越来越大，特定时间其输出和消耗量之间的越来越大的波动必须被平衡掉。因此，即使在今天，不仅是燃气发电厂，而且越来越多的烟煤发电厂也在部分负荷运转或被关闭，以便平衡这些波动。由于发电厂的这类可变操作涉及相当多的额外费用，开发替代措施的研究已经进行了一段时间。作为改变发电厂输出的替代或附加手段，一种方法是适应一位或多位用户所需的功率(例如需求侧管理，智能电网)。另一种方法是在可再生能源发电的高电量输出时储存部分的功率输出并在低电量输出或高消耗时取回。为此目的，即使在今天，例如抽水蓄能电站也还在使用中。另外，通过水的电解分裂以氢的形式储存电能的概念也正在开发中。
此处所描述的这些措施全部涉及大量的额外成本和效率相关的能量损失。在此背景下，正在进行越来越多的尝试，以寻找平衡由于使用可再生能源(尤其是风能和太阳能)而出现的电力供应和电力消耗之间差异的更佳的可能方式。
从在电弧反应器中制备乙炔的工厂可知，通过电弧的打开或关闭，其可以非常好地适应高度波动的电力供应。然而，这里存在的问题是，在这种情况下，这些工厂只有相对较低水平的利用率，因此，如果该工厂仅在有电力过剩时运转，则相对于该工厂制备的乙炔的年平均量，其投资成本非常高。
基于最大可能的连续使用，至多20％的预计运行时间导致不可接受的漫长的回报时间，从而这些工厂只有在国家干预或采用不寻常的商业模式时才能有收益。这一预计是基于该工厂仅在有来自可再生能源的过剩能量时才运行的假设。
此外，应当说明的是，对于可再生能源在相对长时间内供应量低的情况下，必须提供能够确保满足基本需求的发电厂。所必需的发电厂容量的提供作为商业模式必须在经济上可行，或可能由国家提供资助，因为在这种情况下，同样一方面有比较高的固定成本，另一方面有相对较短的运行时间。
传统的发电厂，即基于化石能或生物能载体或核能的发电厂，可以在长时间内有计划地提供电能。然而，出于政治原因，特别是可持续发展和环境保护的原因，使用基于化石能载体或核能的工厂越来越多地被减少，而偏向于基于可再生能源的发电机。但是，这些发电机必须相对于要求进行安装，并且从其自身来讲应该在经济上可操作。从基于可再生能源的装机容量的一定程度的角度，在经济上是更可取的是安装存储容量，而不是进一步增加可再生能源的容量，从而在存在来自可再生能源的过量电力的时候，可以适当地使用和储存，当电力短缺时，电力可以由能量储存或常规发电厂来提供。如果能耗可方便地变得更加灵活，可以在此推测，显著的电力过剩或短缺的时间将变得更短。对于这些短的时期，尽管必须不顾一切地保障电力供应，但同时尽可能经济地实现这一点。
发明内容
因此，考虑到现有技术，本发明的目的是提供不受常规方法缺点影响的改进的工厂。
尤其是，本发明的目的是发现与现有技术相比可以提高关于电能存储和利用的灵活性的方法。
此外，该工厂应允许灵活操作，以便它能够特别灵活地应对在电力供应和/或需求中的任何改变，以便例如实现经济优势。与此同时，工厂应该可以用于即使在高或低电力供应的相对长的期间内存储或者提供电能。
此外，本发明应该对供应的安全性加以改进。
该工厂与该方法还应该具有尽可能高的效率。此外，根据本发明的方法应该允许采用传统的、广泛可用的基础设施来实现。
此外，该方法应该允许以尽可能少的方法步骤来实现，但它们应该是简单和可重复的。
未明确提及的其他目的可以由下文的说明书和权利要求书的总体内容看出。
未明确提及的以及在本文开始部分所讨论的情形下出现的这些和其他目的通过集成工厂来实现，其通过导管连接工厂而集成了电热生产乙炔的工厂和发电厂，从而电热生产乙炔的工厂中获得的产物气体可以在发电厂中用于发电。
相应地，本发明的主题是集成工厂，其包括电热生产乙炔的工厂和发电厂，其特征在于该电热生产乙炔的工厂和发电厂通过导管连接，并且该导管将电热生产乙炔的工厂中获得的产物气体送入发电厂。
本发明的主题还涉及灵活用电的方法，其中，在根据本发明的集成工厂中，在电力供应量高的时候，操作该电热生产乙炔的工厂，并且除乙炔之外的至少部分获得的氢和/或气态烃被存储，并在电力供应量低的时候，将存储的氢和/或气态烃送至该发电厂。
根据本发明的集成工厂和根据本发明的方法具有特别良好的特性范围，而常规方法和工厂的缺点可以显著地减少。
特别是，已出乎意料地发现，由此可以高利用度地运行电热生产乙炔的工厂，并且在存在电能过剩的时候可经济地使用可再生能源。此外，该工厂允许可再生能源(包括风能或太阳能光电)的电力的过剩部分转换成可存储的形式。
此外，在可再生能源的低供应量存在相对较长时期的时候，电能也能够以特别低成本的方式提供。
电热生产乙炔的工厂可以高度动态地运行，并且因此可以可变地适应于电力供应。与此同时，该集成工厂甚至可用于在高或低电力供应量相对长的时期内存储或者提供电能。同时，可以实现集成工厂的所有部件出乎意料的长时间运行，使其可以非常经济地运行。
也可以提供该电热生产乙炔的工厂的可控设计，根据电力供应来执行该控制。
在根据本发明的方法的优选实施方案中，来自可再生能源的电力被用于电热生产乙炔。
此外，该方法可以用相对较少的方法步骤来进行，这些步骤是简单且可重复的。
来自可再生能源的电力使用使本发明的集成工厂能够提供化学衍生物而很少释放二氧化碳，因为得到的乙炔能够以极高转化率转化成许多重要的化学衍生物，并且，与替代原料相比，需要较少的额外能量供给或释放较多的热量。
根据本发明的集成工厂用于电能的方便灵活的利用，“电能”在本文中还同义地称为电力。该集成工厂在电力供应量高时可以存储电能，特别是在电力供应量低时将电能回供入电力网络。术语“存储”在本文中是指在电力供应量高时工厂将电力转化成可存储形式，在本申请中为化学能的能力，而在电力供应较低时，此化学能可以转化为电能。在这种情况下，存储能够以共产物氢的形式发生，氢气在由甲烷或高级烃类的电热法生产乙炔时不可避免地产生。存储也能够以电热生产乙炔中所得产物的形式发生，形成乙炔时并行地发生吸热转换，例如，两分子甲烷转化成乙烷和氢。在这方面，应当注意：两摩尔甲烷(CH4)具有的能量含量低于例如一摩尔乙烷(C2H6)和一摩尔氢，因此通过甲烷转化为氢和具有两个或多个碳原子的烃能够存储能量。
在用于生产乙炔的传统工厂中，相对大量的能量被消耗于处理产生的二次产物气体，以便可选地以其纯的形式出售。在本工厂中，通过使用副产物气体的能量，这种纯化的进行可以变得容易得多。
根据本发明的集成工厂包括电热生产乙炔的工厂。术语“电热”在本申请中指这样的方法：其中乙炔通过吸热反应以烃类或煤为原料制得，且进行反应所需的热量由电力产生。优选地，使用气态的或汽化的烃类，特别优选脂族烃类。特别合适的是甲烷、乙烷、丙烷和丁烷，特别是甲烷。在脂族烃类电热生产乙炔的过程中，得到作为副产物的氢。
用于电热生产乙炔的合适的工厂是现有技术中已知的，例如Ullmann’sEncyclopaedia of Industrial Chemistry,Volume 1,2012 Wiley-VCH VerlagGmbH&Co.KGaA,Weinheim,DOI:10.1002/14356007.a01_097.pub4,pages296-303、DE 1 900 644 A1以及EP 0 133 982 A2。
优选地，该电热生产乙炔的工厂包括电弧反应器。在这种情况下，乙炔的电热生产可以以一步法进行，其中至少一种烃与气流通过电弧。可替代地，电热生产乙炔可以以两步法进行，其中氢穿过电弧，并且在电弧的下游，至少一种烃送入电弧中所产生的氢等离子体。
该电弧反应器优选在0.5-10kWh/Nm3的能量密度下工作，特别地1-5kWh/Nm3，特别是2-3.5kWh/Nm3，该能量密度与通过该电弧的气体体积相关。
在电弧反应器的反应区中的温度在气流的基础上变化，其中在电弧中心可以高达20,000℃，在外围温度达到大约600℃。在电弧的端部，气体的平均温度优选在1,300-3,000℃的范围内，特别优选在1,500-2,600℃的范围内。
在电弧反应器的反应区中原料的停留时间优选在0.01ms到20ms的范围内，特别优选在0.1ms至10ms范围内，尤其优选在1至5ms的范围内。在此之后，淬灭从反应区产生的气体混合物，即非常快地冷却到低于250℃的温度，以避免热力学不稳定的中间产物乙炔的分解。直接淬灭工艺，例如供给烃类和/或水，或间接的淬灭工艺，例如在产蒸汽的热交换器中快速冷却，可以用于淬灭。直接淬灭和间接淬灭也可以彼此组合。
在第一实施方案中，从反应区产生的气体混合物仅用水淬灭。该实施方案的特点是相对较低的投资成本。然而，不利的是：在这种方式中，相当大部分含在产物气体中的能量没有得到利用，或仅以低效能值利用。
在优选的实施方案中，从该反应区产生的气体混合物与含烃气体或含烃液体混合，至少部分烃类被吸热裂化。取决于如何进行处理，由此制备或大或小范围的产物，例如不仅有乙炔和氢，还有乙烷、丙烷、乙烯和其它低级烃类的馏分。这允许产生的热量被传递以供进一步的更大程度的使用，例如烃类的吸热裂化。
温度降低到例如150-300℃后，分离固体成分，特别是碳颗粒；依照原料而定，可能不仅包含乙炔和氢、还包含其他物质(例如乙烯、乙烷、一氧化碳和挥发性硫化合物(例如H2S和CS2)的气体混合物被传递以供进一步处理来获得乙炔。在这种情况下，乙炔可从该气体混合物通过选择性吸收进溶剂而进行分离。合适的溶剂是例如水、甲醇、N-甲基吡咯烷酮或它们的混合物。乙炔从气体混合物中分离的合适方法是现有技术中已知的，例如Ullmann’s Encyclopaedia of Industrial Chemistry,Volume 1,2012Wiley-VCH Verlag GmbH&Co.KGaA,Weinheim,DOI:10.1002/14356007.a01_097.pub4,pages 291-293,299和300、DE 31 50 340 A1和WO 2007/096271 A1。
生产乙炔的电热工厂的能耗取决于生产乙炔的计划能力(plannedcapacity)。如同在大多数其他化学品生产技术的情况下，具体的投资成本(与安装生产能力相关的投资成本)随着工厂规模的扩大而降低。生产乙炔的传统工厂规模在年产乙炔几万吨至几十万吨(基于充分利用)的范围。根据文献批露，用于生产乙炔的反应部分中特定的能量需求的范围为每吨乙炔大约9-12MWh电，这取决于所用的原料。包括对于处理的电能的要求，这给出乙炔工厂的绝对能量需求。理想的生产能力通常由多个电弧反应器并联排列来实现，其可以一起或单独控制。
根据本发明的集成工厂还包括发电厂，在生产乙炔的工厂中得到的产物气体经导管送入该发电厂。所有可以由产物气体来发电的工厂都适宜作为发电厂。优选地，采用具有高效率的发电厂。
优选地，送给发电厂的产物气体包含氢和/或不同于乙炔的烃类。该烃类可以是电热生产乙炔的未转化的原料，淬灭过程中加入的烃类，淬灭形成的烃类，或者它们的混合物。
在优选的实施方案中，该发电厂包括燃料电池。在本实施方案中，优选基本上由氢组成的产物气体被供给到发电厂。
在进一步优选的实施方案中，该发电厂包括具有涡轮机的发电厂。特别优选地，该工厂包含能够用氢和/或含烃气体操作的燃气涡轮机。最优选使用的是可以用组成改变的氢和含烃气体的混合物操作的燃气涡轮机。
优选地，具有涡轮机的发电厂是燃气-蒸汽涡轮机发电厂，也被称为联合循环燃气-蒸汽发电厂。在这些发电厂中，燃气涡轮机发电厂和蒸汽发电厂的原理相结合。在本文中，燃气涡轮机等通常作为下游废热锅炉的热源，其反过来又充当蒸汽涡轮机的蒸汽发生器。
除了从乙炔制备中获得的产物气体，其他物质也可以供应给该发电厂，例如用于燃料电池操作的额外的氢，或者用于涡轮机操作或蒸汽发生器加热的其它燃料。
发电厂的功率输出可根据电热生产乙炔的工厂的生产能力来选择。优选地，选择发电厂的输出使得满负荷电热生产乙炔的工厂的功率要求可完全由该发电厂满足。在这种情况下，电功率输出与乙炔生产能力的比值优选的范围为每吨/小时乙炔2-20MW电，特别优选每吨/小时乙炔5-15MW电。在这种情况下，功率可以由单个装置或多个装置的组合来实现，其中组合的组(池)可以通过共同的控制系统来实现。电热生产乙炔的工厂的电能也可以取自电力网络。同样地，发电厂的规模设定使得在电热生产乙炔的工厂之外，还可以给其他电力用户供电，或者对于电热生产乙炔的工厂的要求来说过剩的电能被供入到电力网络。
在该集成工厂中，电热生产乙炔的工厂经导管与该发电厂连接，该导管用于向发电厂送入电热生产乙炔的工厂中获得的产物气体。该产物气体优选由氢和/或含烃气体组成。该产物气体可以经由导管向发电厂以气态或液态形式输送，其中液化可能通过提高压力或降低温度发生。
连接该电热生产乙炔的工厂至该发电厂的导管优选具有小于10km的长度，尤其优选小于1km。
在优选的实施方案中，该电热生产乙炔的工厂具有用于分离电热生产中得到的气体混合物的装置，该装置被连接到发电厂。在该分离电热生产乙炔得到的气体混合物的装置中，乙炔与氢和其他烃类分离。与乙炔分离并含有氢和烃类的混合物可以直接供给到发电厂。可替代地，氢可以从与乙炔分离的混合物中分离，或者是氢或者是由此得到的含烃气体被供给到该发电厂。类似地，氢和含烃气体也可通过单独的导管从该分离电热生产乙炔得到的气体混合物的装置送入该发电厂。在根据本发明的集成工厂中，氢和烃类可发生不完全的分离，而不存在不完全分离对该工厂操作的不利影响，因此，与例如根据现有技术的电热生产乙炔的工厂所进行的完全分离相比，用于分离的设备和耗能支出可以减少。
在该集成工厂的优选实施方案中，该发电厂包括彼此分开的用氢发电的装置和用含烃气体发电的装置，其通过各自的导管与分离电热生产乙炔中所获得的气体混合物的装置相连接。特别优选地，发电厂包括用氢产生电力的燃料电池，以及用含烃气体产生电力的燃气-蒸汽涡轮机发电厂。在本实施方案的情况下，不适合将富氢气体转化成电力的燃气-蒸汽涡轮机发电厂在根据本发明的集成工厂中也可以使用。
在优选的实施方案中，根据本发明的集成工厂另外具有至少一个对于电热生产乙炔的工厂中获得的产物气体的储罐，该储罐通过导管连接到电热生产乙炔的工厂和发电厂。特别优选地，该储罐被连接到先前描述的分离电热生产乙炔中所获得的气体混合物的装置，以使与乙炔分离的氢和/或含烃气体可以存储在该储罐内。优选地，该储罐是氢储罐。特别优选地，该集成工厂包括氢储罐和与乙炔分离的含烃气体的储罐。
该集成工厂另外还可包括一种装置，其在电热生产乙炔所获得的产物气体送入发电厂之前改变该产物气体的组成。优选地，该集成工厂还额外包括将电热生产乙炔所得到的共产物氢通过费-托合成或通过甲烷化转化成烃类的装置。以这种方式获得的烃类可以与和乙炔分离的烃类一起或者单独地送入发电厂。在烃类燃烧用于发电并且氢在燃料气体中的含量必须保持在特定狭窄的限度内以便可靠运行的发电厂的情况下，氢转换为烃类简化了电热生产乙炔中所获得的产物气体的供给。适于费-托合成或甲烷化的工厂是现有技术中已知的，例如对于甲烷化可从DE 43 32 789 A1和WO2010/115983 A1 DE 43 32获知。
在优选的实施方案中，该集成工厂在电热生产乙炔的工厂中包括蒸汽发生器，其用电热过程的废热产生蒸汽；在发电厂中包括用蒸汽发电的装置；以及蒸汽导管，利用该导管将在蒸汽发生器中产生的蒸汽供给到蒸汽发电的装置。优选地，在电弧反应器中得到的反应气体的间接淬灭用作蒸汽发生器。从蒸汽产生电力的装置优选是蒸汽涡轮机或蒸汽马达，特别优选蒸汽涡轮机。最优选该蒸汽涡轮机是燃气-蒸汽涡轮机发电厂的一部分。本实施方案中，制备乙炔的工厂中产生的废热可用于发电，则操作用蒸汽发电的装置的燃料需求可以减小。
在优选的实施方案中，根据本发明的集成工厂还包括乙炔储罐。该储罐使得即使在电力供应量低时，电热生产乙炔的工厂只有少量或根本没有乙炔产生的时候，也能够继续进行将乙炔连续地转化成其他产物的下游反应。优选通过将其溶解在溶剂中来储存乙炔，特别优选在将乙炔从电热生产乙炔的反应混合物中分离时用于吸收乙炔的溶剂。
在另外的优选实施方案中，根据本发明的集成工厂被连接到天气预报单元。与天气预报单元的这种连接使其能够调整该工厂的操作，从而一方面在电力供应量低且因此电力价格高的时候能够使用廉价的过剩电力，并且可能从发电厂提供电力；另一方面，总是能够为下游消耗乙炔的工厂的连续运行提供足够的乙炔。因此，取决于天气预报的结果，例如，有可能使乙炔的储罐达到高或低的填充水平。此外，可以准备进一步处理乙炔的工厂并设置经修改的操作模式。例如，当电力相对长期地短缺时，该系统的这些部分可设置为低减的生产能力，从而能够避免由于缺乏乙炔造成的操作中断。
另外，该集成工厂可以连接到用于产生消费预测的单元，其中优选该单元具有数据存储器，其包括历史消费的数据。历史消费的数据可以包括例如日变化、周变化、年变化以及电力需求和/或发电方面的其他变化。对消费预测的数据也可考虑特别的变化，例如主要用户的获得或损失。另外或作为替代，该数据存储器还可以包含电价变化的历史数据。
在根据本发明的灵活运用电力的方法的情况下，在根据本发明的集成工厂中，电力供应量高的时候，操作电热生产乙炔的工厂，并且至少部分除了乙炔之外得到的氢和/或气态烃被储存，并且在电力供应量低的时候，储存的氢和/或气态烃类被送入该发电厂。优选地，该方法涉及储存氢。
电力供应可以表现为电力过剩和电力短缺这两种形式。如果在某个时刻，来自可再生能源的电力供应比此时的电力总消费量还多，则获得电力过剩。如果波动的可再生能源提供大量的电能也获得电力的过剩，而发电厂缩减或关闭导致成本较高。如果来自可再生能源的可用电力相对少，出现电力缺口，不得不运行低效发电厂或者涉及成本高的发电厂。本文描述的电力过剩和电力短缺的情况可能以各种方式变得明显。例如，电力交易中的价格可能是各种情况的指标，电力过剩导致电价降低，电力短缺导致更高的电价。但是，电力过剩或电力短缺也可能在对电价没有任何直接的影响下存在。例如，如果风电场的经营者产生的电力比其预测和出售的更多，电力过剩也可以存在。类推地，如果经营者产生的电力比预测的少，则存在电力短缺。根据本发明，电力过剩和电力短缺的术语涵盖所有这些情况。
优选地，根据本发明的方法的操作使得至少部分电热生产乙炔所需的电力来自构成集成工厂的发电厂，该电力用电热生产乙炔所获得的产物气体获得。如果电热生产乙炔的工厂在电力供应量高的时候运行，构成集成工厂中的发电厂优选减量输出运行或者停止运行，电热生产乙炔所需的电力的较大部分来自具有很高的电力供应量的电力网络。以此类推，如果集成工厂所包括的发电厂在电力供应量低的时候操作，电热生产乙炔的工厂优选减量输出运行或者停止运行，并且电热生产乙炔所需的电力的小部分取自电力网络，或者包含在集成工厂中的发电工厂的电力供给到电力网络。
优选地，除了乙炔之外得到的氢和/或气态烃的存储发生在包括于集成工厂中的储罐，特别优选设置在如上所述的电热生产乙炔的工厂和发电厂之间的储罐。但是，可替代地，该存储也可能发生在单独的储罐中，该储罐与集成工厂经由气体分配导管连接，例如天然气管网。
储罐的类型并不关键，所以加压罐、液化气储罐、其中烃类可被溶剂吸收的储罐或者可将气体吸附到固体的储罐可用于此目的。还适合储存氢的是化学储罐，其中氢通过可逆的化学反应储存。优选地，在乙炔之外获得的氢和气态烃类采用分开的储罐。优选设定储罐的容量尺寸为容纳由电热生产乙炔的工厂在2小时内满负荷产生的氢和/或气态烃类的量，特别优选在12小时内所产生的量，最特别优选在48小时内所产生的量。
在根据本发明的方法的优选实施方案中，该电热生产乙炔的工厂中具有电弧反应器，并且电弧反应器得到的气体混合物与含烃气体和/或含烃液体混合以便冷却。在这种情况下，如上所述，至少部分烃类被吸热裂化，从而得到具有比原料的能量含量更高的、且在输入发电厂时比加入原料时提供更大量的电能的裂解产物。因此，本实施方案允许以高能量裂解产物的形式储存输送到电弧反应器的电能。优选地，含烃气体和/或液体的类型和/或含量的选择依赖于预期的电力供应。这在使用与含烃气体和/或液体混合的直接淬灭和蒸汽产生的间接淬灭相结合的方法的情况下是特别有利的，因为通过选择在直接淬灭中加入的烃类的类型和/或含量，可以控制哪部分电弧反应器所产生的热量以裂化产物的形式储存以用于以后的发电，哪部分以蒸汽的形式用于直接发电而不储存。
优选地，当电力供应量高时，用于生产乙炔的电能至少部分地源自可再生能源，特别优选来自风能和/或太阳能。但是，应该指出的是，根据德国的当前立法，即使没有特定时间的任何需求，已经从可再生能源获得的电力可以被供送到电力网络，并且必须为其支付。因此，传统方法产生的电力有时可能构成“过剩”，因为将电厂降到低输出比以低于成本的价格出售电力时电厂生产者的利润更少。本发明的方法可以经济地使用从常规工厂的继续操作中获得的这种过剩电能，特别是存储起来。
在根据本发明的方法的优选实施方案中，燃气-蒸汽涡轮机发电厂用作发电厂，并且当有高的电力供应量时，电热生产乙炔的工厂以额定容量的80％以上的输出运行，并且发电厂以额定电容量的0-50％运行；当存在低的电力供应量时，电热生产乙炔的工厂以额定容量的0-50％的输出运行，发电厂以额定电容量的80％以上运行。
当有高的电力供应量时，优选燃气-蒸汽涡轮机发电厂最多以额定电容量的40％的输出运行，特别优选最多额定电容量的30％。
当存在低的电力供应量时，电热生产乙炔的工厂最多以额定容量的40％的输出运行，特别优选最多额定容量的30％。
如果燃气-蒸汽涡轮机发电厂运行时同时产热和发电，该发电厂的额定电容量可以通过改变所使用的气体的量或者通过改变蒸汽作为过程蒸汽并不用于发电的比例来设置。
便利地，在大部分运行时间内，当存在适中的电力供应量时，电热生产乙炔的工厂和发电厂在如下输出运行：在电热生产乙炔的工厂中除乙炔之外获得的氢和/或气态烃类的总量被供至发电厂。
根据本发明方法的这种设计允许电热生产乙炔的工厂和发电厂的长操作时间，以及相应的工厂的经济的运行。
优选地，根据本发明的方法包括如下步骤：
(a)设置电力供应的第一阈值和第二阈值，
(b)确定电力供应，
(c)如果电力供应超过第一阈值，根据电力供应改变发电厂的电力输出，如果电力供应低于第二阈值，根据电力供应改变电热生产乙炔的工厂的输出，以及
(d)重复步骤(b)和(c)。
优选地，阈值的设定取决于乙炔储罐在特定时间的填充水平，或者取决于对其后数小时消耗量发展和乙炔制备的预测。例如，如果乙炔储罐的填充水平下降到较低的值，电热生产乙炔的工厂输出减少到低于阈值的这个阈值被设定为较低的值。
电力供应可以通过电力生产者和/或电力用户的协议直接确定，或者通过交易平台和/或OTC方法和相关联的电力价格间接确定。在优选实施方案中，电力供应是通过风能和/或太阳能的电力生产者的协议确定的。在进一步优选的实施方案中，电力供应是通过交易平台的电价确定的。
如果电力供应是通过风能和/或太阳能电力生产者的协议确定的，优选地，当超过第一阈值时，发电厂的电力输出根据电力的剩余改变；当未达到第二阈值时，电热生产乙炔的工厂的输出根据电力的短缺而改变。
如果电力供应是通过交易平台的电价确定的，优选地，当超过第一阈值时，发电厂的电力输出改变到预设的更低值；当未达到第二阈值时，电热生产乙炔的工厂的输出改变到预设的更低值。
对于本发明方法的本实施方案，从其开始发生发电厂的输出减少的第一阈值的绝对水平并不重要，而且可以在经济标准的基础上进行设置。这同样适用于第二预定值，低于第二预定值时发生电热生产乙炔的工厂的输出的降低。
如果这两个工厂的输出相互配合，优选选择第一预定阈值和第二阈值是相同的。
优选地，使用天气预报的数据预先计算电力供应。随后在预先计算出的电力供应量的基础上，适宜地选择电力供应量的上述阈值，使得一方面在预测期内可以生产计划数量的乙炔，另一方面不超过除了乙炔之外得到的氢和/或气态烃类的存储容量。
电力供应量适度时，电热生产乙炔的工厂和发电厂的联合操作出乎意料地允许两个工厂实现长操作时间，从而实现工厂的高水平盈利能力。
在一个日历年内，该发电厂优选运转至少4,000满负荷小时，优选至少5,000满负荷小时，特别优选至少5,500满负荷小时。在这种情况下，满负荷小时根据下式计算：
满负荷小时＝W/P
其中W是一个日历年度内提供的电功(以MWh计)，P是工厂的额定发电容量(以MW计)。
如果电热生产乙炔的工厂包括至少一个电弧反应器，在一个日历年中，优选电弧反应器平均运转至少2,500满负荷小时，优选至少4,000满负荷小时，特别优选至少5,000满负荷小时。在这种情况下，满负荷小时根据下式计算：
满负荷小时＝产量/容量
其中，“产量”表示在日历年中生产的乙炔的吨数，而“容量”表示电弧反应器的乙炔以吨计的每小时总额定容量。
根据本发明的方法的其他优选的实施方案可以从上文对根据本发明的集成工厂的描述中看出。
本方面的集成工厂和方法适用于以非常经济的、节约资源的方式生产乙炔。乙炔可以转化成许多有价值的中间产物，同时以这种方式有可能出乎意料地实现二氧化碳排放量的减少。
这种出乎意料的减少基于若干协同作用因子。这些因子包括：来自可再生能源的电力可用于生产乙炔，允许乙炔的生产非常灵活地适应于电力供应。此外，氢能够以非常高的电效率获得，并且可用于产生电能，而不释放二氧化碳。此外，在生产有价值的衍生物时往往释放热量。该废热通常可以用于满足在此过程中的其它部分的热需求(例如，在蒸馏分离处理的情况下)。在另一方面，如果烃类的氧化是产生过程热必需的，二氧化碳的排放量相应降低。在乙炔的情况下，其比焓(specific enthalpy)比替代性地用于合成同样的终产物的其他常规烃，例如乙烯或丙烯的情况下更高。因此，更多的废热通常可以在转化中产生并用于其他应用。
此外，还可以提供的是生成的乙炔用于制备丙酮、丁二醇或分子量为至少30克/摩尔的不饱和化合物。分子量为至少30克/摩尔的不饱和化合物特别包括乙烯基醚，优选甲基乙烯基醚或乙基乙烯基醚；乙烯基卤化物，优选氯乙烯；丙烯腈；不饱和醇，优选烯丙醇、炔丙醇、丁炔二醇和/或丁烯二醇；乙烯基乙炔；丙烯酸和丙烯酸酯；乙烯醇的酯，优选乙酸乙烯酯；丁二烯和丁烯。
所制得的乙炔还可以选择性地氢化成乙烯。
此外，这些过程的副产物可用于产生电力。优选地，在本文中气态副产物或合适液体副产物在汽化后可供给到燃气涡轮机。固体残留物可转化成可燃气体，特别是用氢转化，并且随后在燃气涡轮机内转化成电能。优选地，在电热生产乙炔的工厂中制备的乙炔在至少一种其他方法中被转化成其他产物，并且该其他方法的副产物在发电厂中用于发电。
此外，在乙炔形成具有至少30克/摩尔分子量的不饱和化合物或另一衍生物的反应中获得的废热可以至少部分地用于电力的产生。优选地，电热生产乙炔的工厂中产生的乙炔在至少一种其他处理中转化成其他产物，在该处理过程中生成的热量用于发电厂的发电。
在下文中，本发明的优选实施方案以举例的方式在图1的基础上进行说明。
图1示出了根据本发明的集成工厂的示意性结构。
图1示出了根据本发明的集成工厂10的示意性结构，其包括电热生产乙炔的工厂12和发电厂14，该集成工厂10被连接到中央电力网络16。在本发明中，各个装置可直接连接到中央电力网络16，或者如图1所示，可以通过电力传输的切换点18连接到中央电力网络16。然后，用于电热生产乙炔的工厂12经由第一电连接线20连接到用于电力传输的切换点18，发电厂14经由第二电连接线22连接到电力传输的切换点18，并且用于电力传输的切换点18被连接到中央电力网络16。本实施方案可以具有安装成本和/或运行费用的优点。
在图1所示的实施方案中，集成工厂10包括氢储罐24，其可以经由氢的第一连接导管26填充来自电热生产乙炔的工厂12的氢。为了产生电能，储存在氢气储罐24中的氢可经由氢的第二连接管道28供给到发电厂14。
此外，在示出的实施方案中，集成工厂10具有控制系统30，其经由第一通信连接32连接到电热生产乙炔的工厂12，经由第二通信连接34连接到发电厂14，经由第三通信连接36连接到电力传输的切换点18，并且经由第四通信连接38连接到氢储罐24。
在上述说明书、权利要求书、附图和示范性实施方案中公开的本发明的特征也可进行任何理想的组合以用于实施本发明。
附图标记列表：
10：集成工厂
12：电热生产乙炔的工厂
14：发电厂
16：中央电力网络
18：电力传输的切换点
20：第一电连接线
22：第二电连接线
24：氢储罐
26：氢的第一连接导管
28：氢的第二连接导管
30：控制系统
32：第一通信连接
34：第二通信连接
36：第三通信连接
38：第四通信连接

Claims (21)

1.集成工厂(10)，其包括电热生产乙炔的工厂(12)和发电厂(14)，其特征在于，所述电热生产乙炔的工厂(12)通过导管(26，28)被连接到所述发电厂(14)，并且所述导管将在所述电热生产乙炔的工厂(12)中获得的产物气体供给至所述发电厂(14)。
2.如权利要求1所述的集成工厂，其特征在于，所述发电厂(14)包括燃料电池。
3.如权利要求1或2所述的集成工厂，其特征在于，所述发电厂(14)包括具有涡轮机的发电厂。
4.如权利要求3所述的集成工厂，其特征在于，所述具有涡轮机的发电厂包括可以用氢和/或含烃气体操作的燃气涡轮机。
5.如权利要求3和4所述的集成工厂，其特征在于，所述具有涡轮机的发电厂是燃气-蒸汽涡轮机发电厂。
6.如前述权利要求中任意一项所述的集成工厂，其特征在于，所述电热生产乙炔的工厂(12)包括电弧反应器。
7.如前述权利要求中任意一项所述的集成工厂，其特征在于，所述电热生产乙炔的工厂(12)具有分离在电热生产中得到的气体混合物的装置，并且所述分离在电热生产中得到的气体混合物的装置与所述发电厂(14)连接。
8.如前述权利要求中任意一项所述的集成工厂，其特征在于，所述集成工厂(10)具有至少一个与乙炔分离的氢和/或含烃气体的储罐(24)，所述储罐(24)通过导管(26)连接到所述电热生产乙炔的工厂(12)，并通过导管(28)连接到所述发电厂(14)。
9.如前述权利要求中任意一项所述的集成工厂，其特征在于，所述电热生产乙炔的工厂包括蒸汽发生器，利用所述蒸汽发生器从电热过程的废热产生蒸汽，所述发电厂包括用蒸汽发电的装置，并且所述集成工厂包括蒸汽导管，通过所述蒸汽导管将在所述蒸汽发生器中产生的蒸汽供给到所述用蒸汽发电的装置。
10.如前述权利要求中任意一项所述的集成工厂，其特征在于，所述集成工厂连接到天气预报单元。
11.灵活运用电力的方法，其特征在于：在如权利要求1-10任一项所述的集成工厂中，在电力供应量高的时候，操作所述电热生产乙炔的工厂(12)，并且除了乙炔之外至少部分得到的氢和/或气态烃被储存，并且在电力供应量低的时候，储存的氢和/或气态烃被送入所述发电厂(14)。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述电热生产乙炔的工厂(12)具有电弧反应器，并且所述电弧反应器得到的气体混合物与含烃气体和/或含烃液体混合以便冷却。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述气体和/或所述液体的类型和/或量的选择依赖于预期的电力供应。
14.如权利要求11-13中任意一项所述的方法，其特征在于，使用天气预报的数据预先计算电力供应。
15.如权利要求11-14中任意一项所述的方法，其特征在于，所述发电厂(14)是燃气-蒸汽涡轮机发电厂，并且在所述集成工厂(10)中，当存在高的电力供应量时，所述电热生产乙炔的工厂(12)以额定容量的80％以上的输出运行，并且所述发电厂(14)以额定电容量的0-50％运行；当存在低的电力供应量时，所述电热生产乙炔的工厂(12)以额定容量的0-50％的输出运行，所述发电厂(14)以额定电容量的80％以上运行。
16.如权利要求11-15中任意一项所述的方法，其包括以下步骤：
(a)设置供电的第一阈值和第二阈值，
(b)确定电力供应，
(c)如果电力供应超过所述第一阈值，根据电力供应改变所述发电厂(14)的电力输出，如果电力供应低于所述第二阈值，根据电力供应改变所述电热生产乙炔的工厂(12)的输出，以及
(d)重复步骤(b)和(c)。
17.如权利要求16中所述的方法，其特征在于，所述第一阈值和所述第二阈值是相同的。
18.如权利要求11-17中任意一项所述的方法，其特征在于，所述电热生产乙炔的工厂(12)包括至少一个电弧反应器，并且在一个日历年中，所述电弧反应器平均运转至少2,500满负荷小时，优选至少4,000满负荷小时，特别优选至少5,000满负荷小时。
19.如权利要求11-18中任意一项所述的方法，其特征在于，在一个日历年内，所述发电厂(14)运转至少4,000满负荷小时，优选至少5,000满负荷小时，特别优选至少5,500满负荷小时。
20.如权利要求11-19中任意一项所述的方法，其特征在于，在所述电热生产乙炔的工厂(12)中制备的乙炔在至少一种其他方法中转化成其他产物，并且由所述其他方法得到的副产物用于所述发电厂(14)以发电。
21.如权利要求11-20中任意一项所述的方法，其特征在于，在所述电热生产乙炔的工厂(12)中制备的乙炔在至少一种其他方法中转化成其他产物，并且在所述其他方法中产生的热量用于所述发电厂(14)以发电。
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WO (1) WO2014086546A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012113051A1 (de) 2012-12-21 2014-06-26 Evonik Industries Ag Verfahren zur Erbringung von Regelleistung zur Stabilisierung eines Wechselstromnetzes, umfassend einen Energiespeicher
JP2016533387A (ja) * 2013-09-11 2016-10-27 エボニック デグサ ゲーエムベーハーＥｖｏｎｉｋ Ｄｅｇｕｓｓａ ＧｍｂＨ 余剰電気エネルギーを効率的に利用するためのプラント及び方法
CA2930731A1 (en) 2013-12-04 2015-06-11 Evonik Degussa Gmbh Device and method for the flexible use of electricity
EP3026015A1 (de) 2014-11-28 2016-06-01 Evonik Degussa GmbH Verfahren zur herstellung von silicium hohlkörpern
JP2019082118A (ja) * 2017-10-27 2019-05-30 一般財団法人電力中央研究所 石炭ガス化発電設備
EP4105541A1 (de) * 2021-06-16 2022-12-21 Linde GmbH Verfahren und vorrichtung zum ermitteln eines füllgrades eines ethinspeichers

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020000085A1 (en) * 1998-11-25 2002-01-03 Hall Kenneth R. Method for converting natural gas to liquid hydrocarbons
US20050065391A1 (en) * 2003-09-23 2005-03-24 Synfuels International, Inc. Process for the conversion of natural gas to hydrocarbon liquids
WO2010115983A1 (de) * 2009-04-09 2010-10-14 Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg Energieversorgungssystem und betriebsverfahren

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3622493A (en) 1968-01-08 1971-11-23 Francois A Crusco Use of plasma torch to promote chemical reactions
US4367363A (en) 1980-12-23 1983-01-04 Gaf Corporation Production of acetylene
DE3330750A1 (de) 1983-08-26 1985-03-14 Chemische Werke Hüls AG, 4370 Marl Verfahren zur erzeugung von acetylen und synthese- oder reduktionsgas aus kohle in einem lichtbogenprozess
DE4332789A1 (de) 1993-09-27 1995-03-30 Abb Research Ltd Verfahren zur Speicherung von Energie
EP1333916A1 (en) * 2000-09-27 2003-08-13 University of Wyoming Conversion of methane and hydrogen sulfide in non-thermal silent and pulsed corona discharge reactors
RU2429217C2 (ru) 2006-02-21 2011-09-20 Басф Се Способ получения ацетилена

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020000085A1 (en) * 1998-11-25 2002-01-03 Hall Kenneth R. Method for converting natural gas to liquid hydrocarbons
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