CN115806469A - 一种基于以醇固水的生物质碳中和燃料统筹储能生产方法 - Google Patents

一种基于以醇固水的生物质碳中和燃料统筹储能生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及清洁能源技术领域,具体涉及一种基于以醇固水的生物质碳中和燃料统筹储能生产方法,包括在电解水制氢装置中生产氢气,电解水制氢装置中电解用水来自于入海河流水,电解水制氢装置中电解用电来自于光伏发电、风力发电和生物质发电;电解水制氢装置生产的氢气与生物质发电时生物质燃料燃烧捕集的二氧化碳进入二氧化碳加氢制甲醇装置生产甲醇。本发明可利用水电解制得的氢气与生物质燃烧捕集到的二氧化碳制得甲醇燃料,提高了能源利用率。

Description

一种基于以醇固水的生物质碳中和燃料统筹储能生产方法
技术领域
本发明涉及清洁能源技术领域,具体涉及一种基于以醇固水的生物质碳中和燃料统筹储能生产方法。
背景技术
人类活动所造成的二氧化碳排放导致了全球变暖和冰川融化,使得海平面上升,威胁全球生态和沿海地区人民的生产生活。为了缓解全球变暖,实现碳达峰、碳中和为解决该问题的手段。
交通运输领域的能源消费以石油、天然气等传统化石燃料为主,实现碳达峰、碳中和的任务十分艰巨。近年来,纯电动汽车、氢燃料电池汽车等零碳运输技术得到了快速发展,特别是新能源电动汽车已经实现了较高的市场占有率,为利用光伏发电、风力发电等绿色能源达成交通运输领域的双碳目标贡献了力量。但由于纯电动汽车存在充电速度相对较慢、续航里程较短等问题,以及制造锂离子动力电池需要使用镍、钴、锂等我国储量并不是很丰富的矿产资源,所以现阶段纯电动汽车仍然无法完全替代燃油车辆,且暂时无法从根本上解决我国所面临的能源安全问题。氢燃料电池汽车当前主要处于示范运营阶段,存在购置成本较高、氢气储运不方便以及使用安全性等需要继续研究解决的课题。
另一方面,在松嫩平原等粮食主产区,近年来由于生产经营效率的提升,使得农作物秸秆量激增。同时由于农民家中普遍开始使用电饭锅、电磁炉等电器做饭,很多牧场也直接使用青贮玉米做饲料,农村用秸秆做饭、喂养牲畜的场景变少。上述综合因素使得秸秆由“宝”变“废”,秸秆处理能力的缺口随之凸显,从而导致大量露天焚烧的情况出现,造成较为严重的空气污染问题。据统计,黑龙江省现有耕地两亿亩左右,而整个东北地区每年可收集的玉米秸秆量大约在1.7亿吨,但目前利用率尚不足50%,未来开展生物质发电等高效清洁综合利用的潜力较大。
发明内容
针对现有技术碳排放高等技术问题,本发明提供一种基于以醇固水的生物质碳中和燃料统筹储能生产方法,可利用水电解制得的氢气与生物质燃烧捕集到的二氧化碳制得甲醇燃料,提高了能源利用率。
本发明提供一种基于以醇固水的生物质碳中和燃料统筹储能生产方法,包括在电解水制氢装置中生产氢气,电解水制氢装置中电解用水来自于入海河流水,电解水制氢装置中电解用电来自于光伏发电、风力发电和生物质发电;电解水制氢装置生产的氢气与生物质发电时生物质燃料燃烧捕集的二氧化碳进入二氧化碳加氢制甲醇装置生产甲醇。
进一步的,生物质燃料取自于入海河流水流经区域种植的农作物。更进一步的,生物质燃料为农作物秸秆。作用在于,可以有效降低生物质发电厂的发电成本;同时也能够将农作物秸秆变“废”为“宝”,有效缓解农作物秸秆就地露天焚烧所造成的空气污染问题。
进一步的,当昼夜交替、季节变换等自然因素造成光伏发电、风力发电发电量减少时,增加生物质发电的发电量。
进一步的,当昼夜交替、季节变换等自然因素造成光伏发电、风力发电发电量减少时,增加生物质发电的发电量来满足电解水制氢装置的需求,同时将生物质发电时生物质燃料燃烧捕集的多余二氧化碳储存于二氧化碳储存装置,以确保光伏发电、风力发电的发电量减少时二氧化碳加氢制甲醇装置生产的碳中和绿色甲醇产量稳定。
进一步的,二氧化碳储存装置为固态或液态二氧化碳储存装置。
进一步的,当光伏发电、风力发电发电量增加时,减少生物质发电的发电量。
进一步的,当昼夜交替、季节变换等自然因素使得光伏发电、风力发电发电量增加时,减少生物质发电的发电量,更多使用光伏发电、风力发电所产生的绿电来满足电解水制氢装置的需求,同时将二氧化碳储存装置内储存的二氧化碳释放供给对二氧化碳加氢制甲醇装置使用,有效均衡绿色甲醇生产过程。
本发明的有益效果在于:
(1)本发明电解水制氢装置中电解用水来自于入海河流水,可以减少入海河流的入海流量,从而缓解由于全球变暖导致冰川融化所造成的海平面上升问题;
(2)本发明通过二氧化碳加氢制甲醇装置生产碳中和绿色甲醇燃料,可以减少交通运输等领域对传统石油、天然气等化石燃料的使用量,从而缓解当前交通运输行业碳排放高的问题;
(3)本发明可统筹光伏发电、风力发电和生物质发电等清洁能源的利用方式,实现甲醇有效均衡的生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明具体实施方式实施例1方法流程示意图。
图2是本发明具体实施方式实施例2方法流程示意图。
图3是本发明具体实施方式实施例3方法流程示意图。
图中,1-入海河流水,2-光伏发电,3-风力发电,4-电解水制氢装置,5-生物质发电,6-生物质燃料,7-二氧化碳储存装置,8-二氧化碳加氢制甲醇装置,9-甲醇储存罐。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,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、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅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,都应当属于本发明保护的范围。
为进一步说明本发明生产过程,本发明如下实施例应用于我国东北的松嫩平原位于松花江和嫩江流域,该流域由松花江和嫩江冲积而成。松嫩平原的地势平坦,土壤以黑土、黑钙土为主,土地肥沃,非常适合农作物生长。松嫩平原种植小麦、水稻、玉米等农作物,是中国重要的商品粮基地。
实施例1
结合图1,本发明所述的基于以醇固水的生物质碳中和燃料统筹储能生产方法,包括在电解水制氢装置4中生产氢气,电解水制氢装置4中电解用水来自于入海河流水1,电解水制氢装置4中电解用电来自于光伏发电2、风力发电3和生物质发电5;电解水制氢装置4生产的氢气与生物质发电5时生物质燃料6燃烧捕集的二氧化碳进入二氧化碳加氢制甲醇装置8生产甲醇。
在松嫩平原腹地建设本发明所述基于以醇固水的生物质碳中和燃料生产基地,并将松花江和嫩江作为入海河流水1进行取水用于电解水制取绿氢的生产过程(松花江和嫩江汇入黑龙江后最终流入太平洋)。同时可以就近收集使用当地的农作物秸秆作为生物质燃料6的来源,在生物质发电5中发电并捕集二氧化碳供给二氧化碳加氢制甲醇装置8使用。
生物质发电5产生的多余二氧化碳送至二氧化碳储存装置7中储存,二氧化碳加氢制甲醇装置8生产的甲醇送至甲醇储存罐9中储存。
实施例2
结合图2,在冬季、黑夜或无风天气等自然因素导致光伏发电2、风力发电3的发电量减少时,应当增加生物质燃料6的使用量,同时增大生物质发电5的发电量以满足电解水制氢装置4对电量的需求;同时将生物质发电5高负荷发电过程中所捕集到的多余二氧化碳存储在液态二氧化碳存储装置7中。此时进入二氧化碳加氢制甲醇装置8中的绿氢流量和二氧化碳流量均能满足绿色甲醇的标准产量进料需求,确保碳中和绿色甲醇燃料的产量稳定。
实施例3
结合图3,在夏季、白昼或大风天气等自然因素导致光伏发电2、风力发电3的发电量增多时,应当减少生物质燃料6的使用量,同时降低生物质发电5的发电量,并更多使用光伏发电2、风力发电3所产生的绿电来满足电解水制氢装置4对电量的需求。同时,由于生物质发电5的发电量减少,能够捕集使用的二氧化碳排放量也将减少;因此需要将固态二氧化碳存储装置7中所贮存的二氧化碳释放出来供给二氧化碳加氢制甲醇装置8使用,以便对碳中和绿色甲醇燃料的产量起到有效均衡的作用。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述,但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下,本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换,而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于以醇固水的生物质碳中和燃料统筹储能生产方法,其特征在于,包括在电解水制氢装置中生产氢气,电解水制氢装置中电解用水来自于入海河流水,电解水制氢装置中电解用电来自于光伏发电、风力发电和生物质发电;电解水制氢装置生产的氢气与生物质发电时生物质燃料燃烧捕集的二氧化碳进入二氧化碳加氢制甲醇装置生产甲醇。
2.如权利要求1所述的基于以醇固水的生物质碳中和燃料统筹储能生产方法,其特征在于,生物质燃料取自于入海河流水流经区域种植的农作物。
3.如权利要求1所述的基于以醇固水的生物质碳中和燃料统筹储能生产方法,其特征在于,生物质燃料为农作物秸秆。
4.如权利要求1所述的基于以醇固水的生物质碳中和燃料统筹储能生产方法,其特征在于,当光伏发电、风力发电发电量减少时,增加生物质发电的发电量。
5.如权利要求1所述的基于以醇固水的生物质碳中和燃料统筹储能生产方法,其特征在于,当光伏发电、风力发电发电量减少时,增加生物质发电的发电量,同时将生物质发电时生物质燃料燃烧捕集的多余二氧化碳储存于二氧化碳储存装置。
6.如权利要求4所述的基于以醇固水的生物质碳中和燃料统筹储能生产方法,其特征在于,二氧化碳储存装置为固态或液态二氧化碳储存装置。
7.如权利要求1所述的基于以醇固水的生物质碳中和燃料统筹储能生产方法,其特征在于,当光伏发电、风力发电发电量增加时,减少生物质发电的发电量。
8.如权利要求4所述的基于以醇固水的生物质碳中和燃料统筹储能生产方法,其特征在于,当光伏发电、风力发电发电量增加时,减少生物质发电的发电量,同时将二氧化碳储存装置内储存的二氧化碳释放供给对二氧化碳加氢制甲醇装置使用。。
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