CN106977369A - 一种综合利用电能联合制甲醇及氨的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种综合利用电能联合制甲醇及氨的装置及方法。所述的装置包括发电系统、水电解制氢氧系统、空气分离系统、甲醇合成系统、氨合成系统及氧气储罐、氮气储罐、氢气储罐。本发明通过对发电系统、水电解制氢氧系统、空气分离系统、甲醇合成系统、氨合成系统及氧气储罐、氮气储罐、氢气储罐的合理布置及综合利用，能够有效缓解可再生能源发电领域的弃风、弃光、弃水等问题，实现了氢气的高安全、低成本的就地消纳及能源的低成本大规模综合利用，指明了煤化工的低碳发展方向。另外，由于本发明合成氨采用的是水电解制氢氧中的氢气，因此，摆脱了传统氨醇联产工艺中对煤气化产氢的依赖，能够灵活调整氨醇的比例，避免了设备和能耗的双重浪费。

Description

一种综合利用电能联合制甲醇及氨的装置及方法
技术领域
本发明属于化学工程技术领域，具体涉及一种综合利用电能联合制甲醇及氨的装置及方法。
背景技术
随着世界各国对能源安全、生态环境、气候变化等问题日益重视，加快发展可再生能源已成为国际社会推动能源转型发展、应对全球气候变化的普遍共识和一致行动。但是，由于风电、光伏等可再生能源具有随机性、间歇性等特性严重影响了电网的安全稳定运行，近年来我国可再生能源发电面临的限电问题日趋严重，未来要实现2020年15％非化石能源比重目标面临的挑战巨大。国家能源局数据显示，2015年，我国弃风率飙升至15％，甘肃省为39％，创史上新高，多省份弃光率接近三成，云南等地的小水电每年弃电500～600亿千瓦时。一边是弃风、弃光、弃水等“三弃顽疾”难以医治，另一边火电机组的增长势头却十分迅猛。此外，由于风电、光伏等可再生能源具有随机性、间歇性、反调峰等问题因而需要火电这一稳定的电源为其提供辅助服务。火电参加深度调峰则一年要多烧938.25万吨标准煤，不妨可称之为“弃煤”。随着水电、风电、光伏发电份额的增加，这种“弃煤”还会增加，这必将进一步加剧温室气体的排放以及雾霾的频发。
虽然大容量储能技术有助于解决可再生能源的并网问题，保证电网安全稳定运行，但是现有的储能系统难以满足新能源消纳的需要。而电转气技术则可以将包含可再生能源及传统火电的过剩电能通过电解水制得纯度较高的氢气或进一步甲烷化输入到天然气管道中进行传输，这一新型储能技术实现了能量从电力系统向天然气系统的传输，利用现有的天然气网络实现能量的大规模、长时间存储，加强了电力系统与天然气系统的耦合。但是氢气注入到天然气管道会引起管材方面的风险(氢脆和渗透)，故存在一定限制；而甲烷化则存在着效率偏低的问题。
因此，如何破解传统火电与新能源发电的利益之争并彻底根治“三弃顽疾”，已经成为国家全面推进电力改革创新和能源转型升级所必须突破的核心瓶颈问题。
另一方面，随着社会文明的进步和国际经济的繁荣，人们对两大基本化工原料——甲醇和氨气的需求日益增长，其中2015年甲醇产能7630万吨，合成氨8300万吨。然而，甲醇和氨的工业生产均属于煤基重化工业，是高污染、高耗能产业，存在着大量温室气体CO2、SO2、氮氧化物等PM2.5的排放，面临着来自节能减排、生态环境和水资源问题的严峻挑战，严重威胁着人类的健康。
为了降低合成氨原料气中有毒气体(CO、CO2)的浓度，降低环境污染，20世纪60年代国内发明了合成氨“联醇”工艺技术，90年代丹麦托普索公司发明了合成氨“双甲”工艺技术，并应用于生产实际，具有节能、环保、降耗、氨醇联产等优点，在此基础上国内申请了申请号90105545.X、93105920.8、94110903.8、96112370.2、02109000.9、200410014826.X、200410094894.1等发明或实用新型。这些专利技术侧重于合成氨原料气的净化功能，氨醇比例的调节幅度较小。专利号ZL 200810018400.X“富碳氢工业尾气联产甲醇、车用天然气及合成氨的方法”虽然使有效组分和能源得到梯级有效应用，但产品比例固定无法有效调节。公开号CN105296036“一种合成甲醇、天然气、氨的多联产方法”和CN105209373的“联产氨、尿素和甲醇的方法”则存在着设备和工艺不够优化、异常情况下可替换选择少以及产量比例不易控制等问题。而公开号CN101429084 A“多段合成甲醇联产合成氨新工艺”、CN105296036 A“一种合成甲醇、天然气、氨的多联产方法”、CN105753650 A“一种合成氨、甲醇联产方法及装置”均采用水煤气为主要组分，存在着水资源消耗过大以及CO2温室气体的过多排放和原料气组分的利用率偏低的问题。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种综合利用电能联合制甲醇及氨的装置及方法。
为达到上述技术目的，本发明是通过以下技术方案来实现的:
一种综合利用电能联合制甲醇及氨的装置，其中，包括发电系统、水电解制氢氧系统、空气分离系统、甲醇合成系统、氨合成系统及氧气储罐、氮气储罐、氢气储罐。
优选的，所述发电系统为可再生能源发电系统或火力发电系统；
所述可再生能源发电系统为风力发电系统、太阳能发电系统、水力发电系统、核能发电系统、生物质发电系统、地热发电系统、潮汐发电系统或海浪发电系统中的一种或多种；
所述风力发电系统的风机为永磁直驱风电机组、双馈异步风电机组或双馈-直驱混合风电机组；
所述太阳能发电系统为单晶硅太阳能发电系统、多晶硅太阳能发电系统、薄膜太阳能发电系统或太阳能光热发电系统中的一种或多种。
优选的，所述的水电解制氢氧系统为一个水电解制氢氧单元或多个水电解制氢氧单元；
所述的水电解制氢氧单元包括电解槽装置、气液分离装置及氢气纯化装置；
所述的电解槽装置为碱性水电解槽、固体高分子电解质水电解槽或高温固体氧化物水电解槽中的一种或多种。
优选的，所述的空气分离系统的分离方法为深冷空气分离系统、分子筛空气分离系统或膜空分空气分离系统中的一种或多种。
优选的，所述的深冷空气分离系统包括空压机和冷凝器；
所述的甲醇合成系统包括煤气化炉、净化装置、气体调比装置、甲醇合成塔；
所述的氨合成系统包括气体调比装置、氨合成塔。
优选的，所述发电系统的电能输出端连接水电解制氢氧系统、空气分离系统、甲醇合成系统、氨合成系统，用于为各系统提供电能；
所述水电解制氢氧系统中的氢气纯化装置的出口与氢气储罐入口连接，所述氢气储罐的出口一路与甲醇合成系统中的气体调比装置的氢气入口连通，另一路与氨合成系统中的气体调比装置的氢气入口连通；
所述水电解制氢氧系统中的氧气出口及空气分离系统中的氧气出口分别与氧气储罐入口连接，所述氧气储罐的出口与甲醇合成系统中的煤气化炉的氧气入口连接；
所述空气分离系统中的氮气出口与氮气储罐入口连接，所述氮气储罐出口与氨合成系统中的气体调比装置的氮气入口连接。
本发明还提供了一种综合利用电能联合制甲醇及氨的方法，具体包括如下步骤：
(1)空气通过空气分离系统制得纯度高于99％的N2和纯度高于99％的O2；
(2)水通过水电解制氢氧系统制得纯度高于99.8％的H2和纯度高于99.3％的O2，反应方程式为：
(3)步骤(1)制得的N2及部分步骤(2)制得的一部分H2通过氨合成系统中的气体调比装置调节得到氢氮比(H2/N2)为2.5～3.2的氨合成原料气，将氨合成原料气通入氨合成系统的氨合成塔中，通过氨合成反应得到氨，反应方程式为：
(4)将步骤(1)制得的O2与步骤(2)制得的O2在氧气储罐内混合后送入甲醇合成系统的煤气化炉作为煤气化的原料气；
(5)将煤、水及步骤(4)制得的煤气化炉的原料气通过甲醇合成系统中的煤气化炉制得含CO、CO2、H2的工艺气；
(6)将步骤(5)制得的工艺气经甲醇合成系统中的净化装置净化后与步骤(2)制得的另一部分H2通过甲醇合成系统中的气体调比装置混合得到氢碳比为2.05～2.2的甲醇合成原料气，将甲醇合成原料气通入甲醇合成塔内通过甲醇合成反应得到甲醇，反应方程式为：
CO+2H2→CH3OH ΔH＝-90.8kJ/mol
CO2+2H2→CH3OH+H2OΔH＝-49.5kJ/mol
优选的，步骤(3)中氨合成的反应温度为320～510℃，反应压力为8.0～32MPa，催化剂为铁基、亚铁基或钴基催化剂。
优选的，步骤(6)中甲醇合成的反应温度为200～300℃，反应压力为3.0～16MPa，催化剂为铜基催化剂。
优选的，步骤(6)中的净化工艺为冷法净化技术或热法净化技术。
相对于现有技术，本发明的有益技术效果在于：
(1)有效缓解了可再生能源发电领域的弃风、弃光、弃水问题：
从深层次上看，弃风、弃光、弃水问题反映了我国现行电力发展和运行模式越来越不适应新能源的发展的现状，反映了我国电力运行机制、电力市场体制的深层次矛盾。而从广义上来说，一切“弃能源”行为都是系统问题，将煤炭行业与新能源发电由互相竞争变成深度合作，形成多能耦合系统将是“三弃”问题的破解之道。本发明中的水电解制氢氧装置对风电、光伏的不稳定性功率输出具有很强的适应性，将可再生能源的过剩电能一方面通过水电解制氢氧装置转化成可大规模、长时间储存的氢气，另一方面为高耗能的煤基甲醇合成和氨合成提供低成本的电能，实现了可再生能源的就地消纳，可望有效缓解“三弃”顽疾。
(2)实现了氢气的高安全、低成本就地消纳：
氢气属易燃易爆气体，具有一定的危险性；另外由于质量轻储存难度大成本高；并需注入高压钢瓶固定于长管拖车实现长距离运输，而且运输半径超过200km则不具备盈利性，使用范围受到很大制约。而本发明采用可再生能源过剩电能制得的氢气无需大量存储可大规模低成本就近供给煤化工消纳，克服了传统氢储能系统中氢气高危险、低成本、大规模储存和远距离输送困难的局限，拓展了可再生能源利用的途径和规模。
(3)实现了能量的低成本大规模综合利用：
三北地区不仅风资源和太阳能资源丰富，也是主要的煤产地。本发明将风能、太阳能等能源转化成氢能，并经由煤化工就近将煤炭转化成甲醇和氨气等基础的能源化工原料，实现了各种能源的低成本大规模就地消纳和综合利用。
(4)实现了煤炭的清洁转换，指明了煤化工低碳发展的方向：
传统的煤基合成甲醇和氨气需要采用水煤气作为原料，在没有外加氢源的情况下通过煤基制得的工艺气的氢碳比因此需要脱除多余的CO2，而通过水电解制氢氧装置转化得到的氢气与工艺气混合可提高氢碳比，因而提高了工艺气组分的利用率，又摆脱了CO变换调氢过程，使CO2温室气体从源头减排。
另一方面，煤基合成甲醇和氨气是高污染和高耗能并重的产业，传统工艺采用的电能是以污染严重的火力发电为主的大电网的电，因而从整个大系统角度看是煤炭行业高污染的二次叠加，这就意味着产能越大污染越严重。而本发明可以采用可再生能源发电为主，火电电网为辅的采电方案，真正实现了煤炭的低成本高清洁化转换。因而本发明为煤化工的低碳化开拓出了一个高效、清洁、高附加值、基地一体化的发展方向。
(5)氨醇产品比例灵活可调：
本发明合成氨时采用的是水电解制氢氧中氢气，彻底摆脱了传统氨醇联产工艺中对煤气化产氢的依赖，从而使得氨醇比例可以根据实际需求进行灵活调整，避免了设备和能耗的双重浪费。
附图说明
图1为本发明电能综合利用联合制甲醇及氨的方法的工艺流程图。
图2为本发明风电综合利用联合制甲醇及氨的方法的工艺流程图。
图3为本发明太阳能综合利用联合制甲醇及氨的方法的工艺流程图。
图4为本发明风电(直驱风机)和太阳能(多晶硅光伏阵列)综合利用联合制甲醇及氨的方法的工艺流程图。
图5为本发明风电(双馈风机)和太阳能(薄膜光伏阵列)综合利用联合制甲醇及氨的方法的工艺流程图。
图6为本发明水电综合利用联合制甲醇及氨的方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
各实施例中氨合成原料气和甲醇合成新原料气满足如下条件：氨合成原料气中氢氮比(H2/N2)为2.5～3.2，甲醇合成原料气氢碳比为2.05～2.2。
实施例1电能综合利用联合制甲醇及氨
如图1所示是利用包括可再生能源发电和传统火力发电的一种或者多种形式的电能将水电解成氢气和氧气以及将空气通过空气分离系统分离成氮气和氧气；三种气体分别压入气体储罐进行缓冲和备用；氧气储罐的氧气全部通入甲醇合成系统的煤气化炉与煤、水反应净化后形成甲醇工艺气然后进入甲醇合成系统的气体调比装置；氢气储罐的一部分氢气通入甲醇合成系统的气体调比装置内与甲醇工艺气调成氢碳比适宜的甲醇合成原料气，之后甲醇合成原料气进入甲醇合成塔进行甲醇合成反应，最后通过精馏得到甲醇；氢气储罐的另一部分氢气与氮气储罐的所有氮气分别通入氨合成系统的气体调比装置混合成氢氮比适宜的氨合成原料气，然后氨合成原料气进入氨合成塔得到氨。
实施例2风电综合利用联合制甲醇及氨
如图2所示，在东北某地利用当地装有双馈异步风电机组风场产生的风电作为电力供应，将由去离子水配制的质量浓度为30wt％的KOH水溶液通入碱性水电解槽中进行电解水，从电解槽出来的气水混合物进入气液分离装置经过气液分离后所产生的纯度为99.3％的氧气直接进入氧气储罐，经过气液分离后所产生的氢气进入纯化装置经过纯化后(纯度达到99.8％)进入氢气储罐；将空气压入空气分离系统经过深度冷冻法分离后产生的纯度为99.5％的氧气进入氧气储罐，产生的纯度为99.5％的氮气进入氮气储罐。
将水煤浆和氧气储罐中的氧气分别通入煤气化炉中进行气化反应得到含CO、CO2、H2的工艺气(CO：40～50％，H2：35～40％，CO2：5～10％，N2+CH4＜0.5％)，工艺气进入净化装置进行净化，将净化后的工艺气和氢气储罐内的部分氢气分别通入气体调比装置调配成甲醇合成原料气(CO：25～28％，H2：69～70％，CO2：3～5％，N2+CH4＜0.5％)，将甲醇合成原料气通入甲醇合成塔内进行甲醇合成反应，最后通过精馏得到精甲醇产品，制得精甲醇满足国标GB338的要求。甲醇合成反应的条件为本领域常规条件：反应温度为200～300℃，反应压力为3.0～16.0MPa，催化剂为铜基催化剂。
将氮气储罐中的氮气和氢气储罐内的部分氢气分别通入氨合成系统中的气体调比装置调配成氢氮比(H2/N2)为2.5～3.2的氨合成原料气，将氨合成原料气通入氨合成系统的氨合成塔中进行氨合成反应最后得到氨产品。氨合成反应的条件为本领域常规条件：反应温度为320～510℃，反应压力为8～32MPa，催化剂为铁基、亚铁基或钴基催化剂。
实施例3太阳能综合利用联合制甲醇及氨
如图3所示，在新疆某地利用当地装有多晶硅太阳能电池板阵列的光伏电场发出的电能作为电力供应，将由去离子水配制的质量浓度为30wt％的KOH水溶液通入碱性水电解槽中进行电解水，从电解槽出来的气水混合物进入气液分离装置经过气液分离后所产生的纯度为99.3％的氧气直接进入氧气储罐，经过气液分离后所产生的氢气进入纯化装置经过纯化后(纯度达到99.8％)进入氢气储罐；将空气压入空气分离系统经过深度冷冻法分离后产生的纯度为99.5％的氧气进入氧气储罐，产生的纯度为99.5％的氮气进入氮气储罐。
将水煤浆和氧气储罐中的氧气分别通入煤气化炉中进行气化反应得到含CO、CO2、H2等主要成分的工艺气(CO：40～50％，H2：35～40％，CO2：5～10％，N2+CH4＜0.5％)，工艺气进入净化装置进行净化，将净化后的工艺气和氢气储罐内的部分氢气分别通入气体调比装置调配成甲醇合成原料气(CO：25～28％，H2：69～70％，CO2：3～5％，N2+CH4＜0.5％)，将甲醇合成原料气通入甲醇合成塔内进行甲醇合成反应，最后通过精馏得到精甲醇产品，制得精甲醇满足国标GB338的要求。甲醇合成反应的条件为本领域常规条件：反应温度为200～300℃，反应压力为3.0～16.0MPa，催化剂为铜基催化剂。
将氮气储罐中的氮气和氢气储罐内的部分氢气分别通入氨合成系统中的气体调比装置调配成氢氮比(H2/N2)为2.5～3.2的氨合成原料气，将氨合成原料气通入氨合成系统的氨合成塔中进行氨合成反应最后得到氨产品。氨合成反应的条件为本领域常规条件：反应温度为320～510℃，反应压力为8～32MPa，催化剂为铁基、亚铁基或钴基催化剂。
实施例4风电(直驱风机)和太阳能(多晶硅光伏阵列)综合利用联合制甲醇及氨
如图4所示，在内蒙某地利用当地装有永磁直驱风电机组风场产生的风电和装有多晶硅太阳能电池板阵列产生的电能作为联合电力供应，将由去离子水配制的质量浓度为30wt％的KOH水溶液通入碱性水电解槽中进行电解水，从电解槽出来的气水混合物进入气液分离装置经过气液分离后所产生的纯度为99.3％的氧气直接进入氧气储罐，经过气液分离后所产生的氢气进入纯化装置经过纯化后(纯度达到99.8％)进入氢气储罐；将空气压入空气分离系统经过深度冷冻法分离后产生的纯度为99.5％的氧气进入氧气储罐，产生的纯度为99.5％的氮气进入氮气储罐。
将水煤浆和氧气储罐中的氧气分别通入煤气化炉中进行气化反应得到含CO、CO2、H2等主要成分的工艺气(CO：40～50％，H2：35～40％，CO2：5～10％，N2+CH4＜0.5％)，工艺气进入净化装置进行净化，将净化后的工艺气和氢气储罐内的部分氢气分别通入气体调比装置调配成甲醇合成原料气(CO：25～28％，H2：69～70％，CO2：3～5％，N2+CH4＜0.5％)，将甲醇合成原料气通入甲醇合成塔内进行甲醇合成反应，最后通过精馏得到精甲醇产品，制得精甲醇满足国标GB338的要求。甲醇合成反应的条件为本领域常规条件：反应温度为200～300℃，反应压力为3.0～16.0MPa，催化剂为铜基催化剂。
将氮气储罐中的氮气和氢气储罐内的部分氢气分别通入氨合成系统中的气体调比装置调配成氢氮比(H2/N2)为2.5～3.2的氨合成原料气，将氨合成原料气通入氨合成系统的氨合成塔中进行氨合成反应最后得到氨产品。氨合成反应的条件为本领域常规条件：反应温度为320～510℃，反应压力为8～32MPa，催化剂为铁基、亚铁基或钴基催化剂。
实施例5风电(双馈风机)和太阳能(薄膜光伏阵列)综合利用联合制甲醇及氨
如图5所示，在甘肃某地利用当地装有双馈异步风电机组风场产生的风电和装有薄膜太阳能电池板阵列产生的电能作为联合电力供应，将由去离子水配制的质量比浓度为30wt.％的KOH水溶液通入碱性水电解槽中进行电解水，从电解槽出来的气水混合物进入气液分离装置经过气液分离后所产生的纯度为99.3％的氧气直接进入氧气储罐，经过气液分离后所产生的氢气进入纯化装置经过纯化后(纯度达到99.8％)进入氢气储罐；将空气压入空气分离系统经过深度冷冻法分离后产生的纯度为99.5％的氧气进入氧气储罐，产生的纯度为99.5％的氮气进入氮气储罐。
将水煤浆和氧气储罐中的氧气分别通入煤气化炉中进行气化反应得到含CO、CO2、H2等主要成分的工艺气(CO：40～50％，H2：35～40％，CO2：5～10％，N2+CH4＜0.5％)，工艺气进入净化装置进行净化，将净化后的工艺气和氢气储罐内的部分氢气分别通入气体调比装置调配成甲醇合成原料气(CO：25～28％，H2：69～70％，CO2：3～5％，N2+CH4＜0.5％)，将甲醇合成原料气通入甲醇合成塔内进行甲醇合成反应，最后通过精馏得到精甲醇产品，制得精甲醇满足国标GB338的要求。甲醇合成反应的条件为本领域常规条件：反应温度为200～300℃，反应压力为3.0～16.0MPa，催化剂为铜基催化剂。
将氮气储罐中的氮气和氢气储罐内的部分氢气分别通入氨合成系统中的气体调比装置调配成氢氮比(H2/N2)为2.5～3.2的氨合成原料气，将氨合成原料气通入氨合成系统的氨合成塔中进行氨合成反应最后得到氨产品。氨合成反应的条件为本领域常规条件：反应温度为320～510℃，反应压力为8～32MPa，催化剂为铁基、亚铁基或钴基催化剂。
实施例6水电综合利用联合制甲醇及氨
如图6所示，在云南某地利用当地小水电产生的电能作为联合电力供应，将电导率为1MΩ的去离子水通入固体高分子电解质水电解槽中进行电解水，从电解槽出来的气水混合物进入气液分离装置经过气液分离后所产生的纯度为99.7％的氧气进入氧气储罐，经过气液分离后所产生的纯度为99.9％的氢气进入氢气储罐；将空气压入空气分离系统经过深度冷冻法分离后产生的纯度为99.5％的氧气进入氧气储罐，产生的纯度为99.5％的氮气进入氮气储罐。
将粉煤、水蒸汽和氧气储罐中的氧气分别通入粉煤气化炉中进行气化反应得到含CO、CO2、H2等主要成分的工艺气(CO：40～50％，H2：35～40％，CO2：5～10％，N2+CH4＜0.5％)，工艺气进入净化装置进行净化，将净化后的工艺气和氢气储罐内的部分氢气分别通入气体调比装置调配成甲醇合成原料气(CO：25～28％，H2：69～70％，CO2：3～5％，N2+CH4＜0.5％)，将甲醇合成原料气通入甲醇合成塔内进行甲醇合成反应，最后通过精馏得到精甲醇产品，制得精甲醇满足国标GB338的要求。甲醇合成反应的条件为本领域常规条件：反应温度为200～300℃，反应压力为3.0～16.0MPa，催化剂为铜基催化剂。
将氮气储罐中的氮气和氢气储罐内的部分氢气分别通入氨合成系统中的气体调比装置调配成氢氮比(H2/N2)为2.5～3.2的氨合成原料气，将氨合成原料气通入氨合成系统的氨合成塔中进行氨合成反应最后得到氨产品。氨合成反应的条件为本领域常规条件：反应温度为320～510℃，反应压力为8～32MPa，催化剂为铁基、亚铁基或钴基催化剂。
本发明的实施例内容揭露如上，然而本实施例并非用以限定本发明实施的范围，依据本发明的权利要求书及说明内容所作的简单的等效变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种综合利用电能联合制甲醇及氨的装置，其特征在于，包括发电系统、水电解制氢氧系统、空气分离系统、甲醇合成系统、氨合成系统及氧气储罐、氮气储罐、氢气储罐。
2.如权利要求1所述的综合利用电能联合制甲醇及氨的装置，其特征在于：
所述发电系统为可再生能源发电系统或火力发电系统；
所述可再生能源发电系统为风力发电系统、太阳能发电系统、水力发电系统、核能发电系统、生物质发电系统、地热发电系统、潮汐发电系统或海浪发电系统中的一种或多种；
所述风力发电系统的风机为永磁直驱风电机组、双馈异步风电机组或双馈-直驱混合风电机组；
所述太阳能发电系统为单晶硅太阳能发电系统、多晶硅太阳能发电系统、薄膜太阳能发电系统或太阳能光热发电系统中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的综合利用电能联合制甲醇及氨的装置，其特征在于：
所述的水电解制氢氧系统为一个水电解制氢氧单元或多个水电解制氢氧单元；
所述的水电解制氢氧单元包括电解槽装置、气液分离装置及氢气纯化装置；
所述的电解槽装置为碱性水电解槽、固体高分子电解质水电解槽或高温固体氧化物水电解槽中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的综合利用电能联合制甲醇及氨的装置，其特征在于，所述的空气分离系统为深冷空气分离系统、分子筛空气分离系统或膜空分空气分离系统中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的综合利用电能联合制甲醇及氨的装置，其特征在于：
所述的深冷空气分离系统包括空压机和冷凝器；
所述的甲醇合成系统包括煤气化炉、净化装置、气体调比装置、甲醇合成塔；
所述的氨合成系统包括气体调比装置、氨合成塔。
6.如权利要求1-5任一项所述的综合利用电能联合制甲醇及氨的装置，其特征在于：
所述发电系统的电能输出端连接水电解制氢氧系统、空气分离系统、甲醇合成系统、氨合成系统，用于为各系统提供电能；
所述水电解制氢氧系统中的氢气纯化装置的出口与氢气储罐入口连接，所述氢气储罐的出口一路与甲醇合成系统中的气体调比装置的氢气入口连通，另一路与氨合成系统中的气体调比装置的氢气入口连通；
所述水电解制氢氧系统中的氧气出口及空气分离系统中的氧气出口分别与氧气储罐入口连接，所述氧气储罐的出口与甲醇合成系统中的煤气化炉的氧气入口连接；
所述空气分离系统中的氮气出口与氮气储罐入口连接，所述氮气储罐出口与氨合成系统中的气体调比装置的氮气入口连接。
7.一种综合利用电能联合制甲醇及氨的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)空气通过空气分离系统制得纯度高于99％的N2和纯度高于99％的O2；
(2)水通过水电解制氢氧系统制得纯度高于99.8％的H2和纯度高于99.3％的O2，反应方程式为：
(3)步骤(1)制得的N2及部分步骤(2)制得的一部分H2通过氨合成系统中的气体调比装置调节得到氢氮比(H2/N2)为2.5～3.2的氨合成原料气，将氨合成原料气通入氨合成系统的氨合成塔中，通过氨合成反应得到氨，反应方程式为：
(4)将步骤(1)制得的O2与步骤(2)制得的O2在氧气储罐内混合后送入甲醇合成系统的煤气化炉作为煤气化的原料气；
(5)将煤、水与步骤(4)制得的煤气化的原料气通过甲醇合成系统中的煤气化炉制得含CO、CO2、H2的工艺气；
(6)将步骤(5)制得的工艺气经甲醇合成系统中的净化装置净化后与步骤(2)制得的另一部分H2通过甲醇合成系统中的气体调比装置混合得到氢碳比为2.05～2.2的甲醇合成原料气，将甲醇合成原料气通入甲醇合成塔内通过甲醇合成反应得到甲醇，反应方程式为：
CO+2H2→CH3OH ΔH＝-90.8kJ/mol
CO2+2H2→CH3OH+H2O ΔH＝-49.5kJ/mol。
8.如权利要求7所述的综合利用电能联合制甲醇及氨的方法，其特征在于，步骤(3)中氨合成的反应温度为320～510℃，反应压力为8.0～32MPa，催化剂为铁基、亚铁基或钴基催化剂。
9.如权利要求7所述的综合利用电能联合制甲醇及氨的方法，其特征在于，步骤(6)中甲醇合成的反应温度为200～300℃，反应压力为3.0～16MPa，催化剂为铜基催化剂。
10.如权利要求7所述的综合利用电能联合制甲醇及氨的方法，其特征在于，步骤(6)中的净化工艺为冷法净化技术或热法净化技术。
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