CN219067873U

CN219067873U - 一种新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统

Info

Publication number: CN219067873U
Application number: CN202223395237.3U
Authority: CN
Inventors: 彭丽; 张伟阔; 李宗慧; 敬旭业; 程思博; 王光培; 王彤
Original assignee: Huadian Electric Power Research Institute Co Ltd
Current assignee: Huadian Electric Power Research Institute Co Ltd
Priority date: 2022-12-16
Filing date: 2022-12-16
Publication date: 2023-05-23
Anticipated expiration: 2032-12-16

Abstract

本实用新型公开了一种新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统，包括：新能源系统、火电系统、电网、蓄电系统、电解水系统、合成系统以及氢利用系统，新能源系统将新能源发电产生的电能发送至电网或蓄电系统；火电系统将火力发电产生的电能发送至电网或蓄电系统；蓄电系统用于为电解水制氢和制氧提供电能，电解水系统产生的氧气输入至火电系统；合成系统获取火电系统火力发电产生的二氧化碳和电解水系统产生的氢气生成甲醇或甲烷；氢利用系统获取氢气进行工业利用。该系统通过引入稳定价廉火电消除新能源供电的间歇性。在实现能量转换的同时，既能够有效缓解弃风弃光现象，解决可再生能源的浪费问题，还可以实现再生能源与传统能源的耦合。

Description

一种新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统

技术领域

本实用新型涉及新能源、火电与氢能相结合的综合能源技术领域，具体涉及一种新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统。

背景技术

氢气是一种具有多种能源特性、适用多种场景的优质二次资源，其制取便利、高效环保、应用广泛，能助力减碳、优化能源结构。从资源禀赋和产业基础来看，中国是世界上第一产氢大国，发展氢能有较好的优势，但当前我国氢能产业仍以高排放的灰氢为主、绿氢价格较高、应用场景单一等问题，制约行业发展。

中国是全球第一大可再生能源发电国，然而，每年在风电、光伏等可再生能源上的弃电较多，若将此部分弃电用于电解水制氢制氧，每年可产约200万吨H₂。发改委等九部门印发“十四五”可再生能源发展规划，开展规模化可再生能源制氢示范。

可再生能源发电具有间歇性、波动性和不稳定性，导致发电装置后续的蓄电和储氢系统无法根据发电功率的波动有效选择，限制H₂大规模应用。风光耦合供电虽然大幅度降低了零供电间歇性，但是低功率供电现象仍然经常发生，失负荷率高至18.4～22.1％，且系统需要大容量储能，总投资成本高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统，以解决现有技术中风电、光电供电的间歇性的技术问题。

本实用新型实施例提供的技术方案如下：

本实用新型实施例第一方面提供一种新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统，包括：新能源系统、火电系统、电网、蓄电系统、电解水系统、合成系统以及氢利用系统，所述新能源系统分别连接电网和蓄电系统，将新能源发电产生的电能发送至电网或蓄电系统；所述火电系统分别连接电网和蓄电系统，所述火电系统将火力发电产生的电能发送至电网或蓄电系统；所述蓄电系统连接所述电解水系统，用于为电解水制氢和制氧提供电能，所述电解水系统连接火电系统，所述电解水系统产生的氧气输入至所述火电系统，为火力发电提供氧气；所述合成系统连接电解水系统以及所述火电系统，获取所述火电系统火力发电产生的二氧化碳和电解水系统产生的氢气生成甲醇或甲烷；所述氢利用系统获取所述电解水系统产生的氢气进行工业利用。

可选地，新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统还包括：AC/AC转化系统，所述AC/AC转化系统连接在电网和新能源系统以及电网和火电系统之间，所述新能源发电产生的电能以及火力发电产生的电能通过所述AC/AC转化系统转化后输送至所述电网。

可选地，新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统还包括：AC/DC转化系统和DC/DC转化系统，所述AC/DC转化系统和DC/DC转化系统连接在蓄电系统和新能源系统以及蓄电系统和火力发电系统之间，所述新能源发电产生的电能以及火力发电产生的电能通过所述AC/DC转化系统和DC/DC转化系统转化后输送至所述蓄电系统。

可选地，所述火电系统包括：燃煤锅炉、一次风进口、二次风进口和烟气出口，所述燃煤锅炉用于将煤炭化学能转化为电能；所述一次风进口和二次风进口用于接收所述电解水系统产生的氧气；所述烟气出口用于将火力发电系统产生的二氧化碳输出。

可选地，新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统还包括：烟气处理系统和二氧化碳储存系统，所述烟气处理系统连接所述烟气出口，用于将烟气出口输出的二氧化碳干燥和纯化；所述二氧化碳储存系统连接所述烟气处理系统，用于将烟气处理系统输出的二氧化碳储存。

可选地，新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统还包括：储氢系统和储氧系统，所述储氧系统连接在所述电解水系统和所述火电系统之间，用于储存氧气；所述储氢系统连接在所述电解水系统和合成系统以及电解水系统和氢利用系统之间，用于储存氢气。

可选地，新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统还包括：气体调节系统，所述气体调节系统连接在合成系统和电解水系统以及合成系统和火电系统之间，用于调节进入合成系统的氢气和二氧化碳的比例。

可选地，所述新能源系统包括风力发电系统和光伏发电系统。

可选地，所述氢利用系统包括氢燃料电池系统、掺氢燃气轮机系统、化工生产系统以及掺氢天然气管道系统。

可选地，所述储氧系统包括氧气压缩机、储氧罐和氧气控制泵，所述储氢系统包括氢气压缩机、储氢罐和氢气控制泵，所述二氧化碳储存系统包括二氧化碳压缩机、二氧化碳储罐和二氧化碳控制泵。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

本实用新型实施例提供的新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统，通过引入稳定价廉火电消除新能源供电的间歇性，减少失负荷现象；配置蓄电系统，存储新能源系统多余的发电电能，并用于电解水制氢制氧；同时，电解水系统生成的氢气以及火电系统烟气中的二氧化碳能够用于合成系统中的甲醇或甲烷的生成，且氢气还能进行工业利用；电解水系统生成的氧气能够输入至火电系统中替代助燃空气。由此，该系统在实现能量转换的同时，完成制氢、储氢、用氢的氢能源循环，既能够有效缓解弃风弃光现象，解决可再生能源的浪费问题，还可以实现再生能源与传统能源的耦合，促进燃煤电站CO₂资源化利用。各系统间的协调配合将有效缓解新能源消纳不足，并解决燃煤锅炉尾部烟气中的CO₂排放问题，为新能源的消纳、减碳和化工产品的生产带来多赢。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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为本实用新型实施例中新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统的结构框图；

图2为本实用新型另一实施例中新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统的结构框图；

图3为本实用新型实施例中新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统运行方法的流程图；

图4为本实用新型另一实施例中新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统运行方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实用新型实施例提供一种新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统，如图1所示，包括：新能源系统100、火电系统3、电网200、蓄电系统7、电解水系统8、合成系统300以及氢利用系统400，所述新能源系统100分别连接电网200和蓄电系统7，将新能源发电产生的电能发送至电网200或蓄电系统7；所述火电系统3分别连接电网200和蓄电系统7，所述火电系统3将火力发电产生的电能发送至电网200或蓄电系统7；所述蓄电系统7连接所述电解水系统8，用于为电解水制氢和制氧提供电能，所述电解水系统8连接火电系统3，所述电解水系统8产生的氧气输入至所述火电系统3，为火力发电提供氧气；所述合成系统300连接电解水系统8以及所述火电系统3，获取所述火电系统3火力发电产生的二氧化碳和电解水系统8产生的氢气生成甲醇或甲烷；所述氢利用系统400获取所述电解水系统8产生的氢气进行工业利用。

在一实施方式中，新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统还包括：AC/AC转化系统，所述AC/AC转化系统连接在电网和新能源系统以及电网和火电系统之间，所述新能源发电产生的电能以及火力发电产生的电能通过所述AC/AC转化系统转化后输送至所述电网。

在一实施方式中，新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统还包括：AC/DC转化系统和DC/DC转化系统，所述AC/DC转化系统和DC/DC转化系统连接在蓄电系统和新能源系统以及蓄电系统和火力发电系统之间，所述新能源发电产生的电能以及火力发电产生的电能通过所述AC/DC转化系统和DC/DC转化系统转化后输送至所述蓄电系统。

其中，所述新能源系统包括风力发电系统和光伏发电系统。因此，针对风力发电系统、光伏发电系统和火力发电系统分别设置对应的AC/AC转化系统，分别进行对应的电能转换。另外，还可以设置控制系统，新能源系统生成的电能和火电系统产生的电能均输入至控制系统中耦合，耦合之后输入至AC/DC转化系统以及DC/DC转化系统进行转换。

对于蓄电系统，由多个蓄电单元串联组成，每个蓄电单元包括蓄电模块、温度调整单元、管理单元等结构。蓄电系统的设置，能够抑制平流的短时波动，提升安全性能并降低制氢成本，并且，当输入至蓄电系统的功率(即新能源系统和火电系统耦合之后的功率)高于输出功率(即电解水系统的用电功率)时，蓄电系统充电；当输入功率低于输出功率时，蓄电系统放电，最终将波动率较高的输入电功率变换为波动率较低的输出功率。

在一实施方式中，所述火电系统包括：燃煤锅炉、一次风进口、二次风进口和烟气出口，所述燃煤锅炉用于将煤炭化学能转化为电能；所述一次风进口和二次风进口用于接收所述电解水系统产生的氧气；所述烟气出口用于将火力发电系统产生的二氧化碳输出。其中，燃煤锅炉可选用循环流化床锅炉(circulating fluidized bed boiler，CFB锅炉)，当氧气量小于阈值时，氧气仅从二次风进口进入炉膛，有效减少炉膛内NOx的生成量；当氧气量大于阈值时，一方面，氧气从二次风进口进入炉膛，另一方面，从一次风进口引入，与再循环烟气混合后作为一次风。同时，火电系统中还设置有旋风分离器，用于尽可能除去输送气体中携带的固体颗粒杂质和液滴,达到气固液分离,以保证管道及设备的正常运行。

在一实施方式中，新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统还包括：烟气处理系统和二氧化碳储存系统，所述烟气处理系统连接所述烟气出口，用于将烟气出口输出的二氧化碳干燥和纯化；所述二氧化碳储存系统连接所述烟气处理系统，用于将烟气处理系统输出的二氧化碳储存。其中，二氧化碳储存系统包括二氧化碳压缩机、二氧化碳储罐和二氧化碳控制泵。同时，在二氧化碳储存系统和烟气处理系统之间设置二氧化碳捕集系统，二氧化碳捕集系统用于捕集二氧化碳输送到二氧化碳储存系统中存储。

在一实施方式中，新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统还包括：储氢系统和储氧系统，所述储氧系统连接在所述电解水系统和所述火电系统之间，用于储存氧气；所述储氢系统连接在所述电解水系统和合成系统以及电解水系统和氢利用系统之间，用于储存氢气。其中，电解水系统可以采用PEM(Proton Exchange Membrane，质子交换膜)电解水制氢，其具有系统响应快、H2纯度高、能耗低、污染小、安全性高、占地面积小、配套设施少等优势。在电解水系统后接入储氢系统和储氧系统，储氢系统和储氧系统用于保证电解水制备的H₂和O₂可以稳定输出，以满足后续大规模用氢和用氧的工业生产的需求。

具体地，所述储氧系统包括氧气压缩机、储氧罐和氧气控制泵，所述储氢系统包括氢气压缩机、储氢罐和氢气控制泵。其中，储氢罐采用高压气态储氢方式，具有存储及取用快、能耗低、成本低等优势。储氧系统出口分别与燃煤锅炉的一次风进口和二次风进口相连通，为燃煤锅炉内煤炭燃烧提供氧气，用于替代助燃空气，实现燃煤锅炉内的富氧燃烧，提高尾部烟气中二氧化碳浓度。

在一实施方式中，新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统还包括：气体调节系统，所述气体调节系统连接在合成系统和电解水系统以及合成系统和火电系统之间，用于调节进入合成系统的氢气和二氧化碳的比例。所述氢利用系统包括氢燃料电池系统、掺氢燃气轮机系统、化工生产系统以及掺氢天然气管道系统。合成系统包括合成甲烷反应系统和合成甲醇反应系统。

具体地，氢气控制泵设置5个出口，分别与气体调节系统入口、氢燃料电池系统入口、掺氢燃气轮机系统入口、化工生产系统入口、掺氢天然气管道系统入口相连，用于氢气的多场景应用；其中，气体调节系统入口还与二氧化碳储存系统出口相连，用于调节H₂和CO₂比例；气体调节系统出口分别与合成甲烷反应系统和合成甲醇反应系统入口相连，分别生成甲烷和甲醇。

当储氢系统内的H₂量较少时，H₂可与CO₂经过气体调节系统，合成甲醇、甲烷；当产生的H₂量较大时，一部分通入氢燃料电池系统，用于特别是在能量密度要求较高的中型和重型卡车汽车、船舶和航空；一部分通入掺氢燃气轮机系统入口，应用于分布式发电；一部分通入化工生产系统入口，合成化工产品；一部分通入掺氢天然气管道系统入口，实现掺氢燃烧。

在一实施方式中，如图2所示，新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统包括风电系统1、光伏系统2、火电系统3、控制系统4、弃风-弃光-火电耦合发电的AC/DC转化系统5、弃风-弃光-火电耦合发电的DC/DC转化系统6、蓄电系统7、电解水系统8、火电AC/AC转化系统9、储氧系统11、储氢系统12、烟气处理系统13、CO₂捕集系统14、CO₂储存系统15、气体调节系统16、合成甲醇系统17、合成甲烷系统18、氢燃料电池系统19、掺氢燃气轮机系统20、化工生产系统21、掺氢天然气管道系统22。

风电系统、光伏系统、火电系统，一方面为电网供电，一方面为电解水系统提供电能。如图2所示，风电系统1具体包括：风力发电系统101、风电AC/AC转化系统102、风电电网103、风能消纳系统104；光伏系统2包括：光伏发电系统201、光伏AC/AC转化系统202、光伏电网203、太阳能消纳系统204；风力发电系统和光伏发电系统分别将风能、太阳能转化为电能，当二者的发电量小于等于电力系统电网最大传输电量时，电能经AC/AC转化系统输送到电网；当二者的发电量大于电力系统电网最大传输电量时，一部分电能经AC/AC转化系统输送到电网，另一部分电能分别经风能消纳系统和太阳能消纳系统，并与火电系统耦合，进入控制系统，再由AC/DC转化系统和DC/DC转化系统输送到蓄电系统，用于电解水制H₂和O₂。

进一步的，当风力发电系统的弃风与光伏发电系统的弃光发电功率之和小于电解水系统功率时，由风力发电系统弃风产生的电能、光伏发系统弃光产生的电能以及火电系统产生的电能为电解水系统提供电能；当风力发电系统的弃风与光伏发电系统的弃光电功率之和大于电解水系统功率时，风力发电系统的弃风与光伏发电系统的弃光，一部分给电解水系统供电，一部分通过蓄电系统将用不完的电储存起来。

风力发电系统采用新型变速恒频发电机系统，风能变速运行时可以在很宽的风速范围内保持恒定的最佳叶尖速比，且能够根据发电机转速和主线电压调节励磁电流，进而调节发电机输出电压，通过交流直流转换器为风力发电耦合光伏发电单元的系统主线提供恒压直流电。

火电系统3包括燃煤锅炉301、一次风进口302、二次风进口303、旋风分离器304、烟气出口305；燃煤锅炉选用循环流化床锅炉；燃煤锅炉将煤炭化学能转化为电能，一路经火电AC/AC转化系统9输送到火电电网10，另一路，通入控制系统4，实现弃风电-弃光电-火电耦合。烟气处理系统13入口与烟气出口305相连，用于干燥和纯化烟气，便于得到高浓度CO₂；CO₂捕集系统14入口与所述烟气处理系统13出口相连，用于捕集CO₂；CO₂储存系统15入口与所述CO₂捕集系统出口相连，用于存储CO₂。CO₂储存系统15包括CO₂压缩机1501、CO₂储罐1502和CO₂控制泵1503。

蓄电系统7由多个蓄电单元701串联组成，每个蓄电单元701包括，蓄电模块702、温度调整单元703、管理单元704，用于平抑电流的短时波动，提升安全性能并降低制氢成本；对于蓄电系统，当输入功率(即弃风电-弃光电-火电耦合的输出功率)高于输出功率(即电解水系统的用电功率)时，蓄电单元充电；当输入功率低于输出功率时，蓄电单元放电，最终将波动率较高的输入电功率变换为波动率较低的输出功率。

电解水系统8用于制备H₂和O₂，分别供给储氢系统12和储氧系统11；电解水系统采用PEM电解水制氢。储氢系统和储氧系统用于保证电解水制备的H₂和O₂可以稳定输出，以满足后续大规模用氢和用氧的工业生产的需求；储氧系统11包括O₂压缩机1101、储氧罐1102和O₂控制泵1103；储氢系统12包括H₂压缩机1201、储氢罐1202和H₂控制泵1203；储氧系统11出口分别与燃煤锅炉的一次风进口302、二次风进口303相连通，为煤炭燃烧提供O₂，用于替代助燃空气；

H₂控制泵1203设置5个出口，分别与气体调节系统16入口、氢燃料电池系统19、掺氢燃气轮机系统入口20、化工生产系统入口21、掺氢天然气管道系统入口22相连，用于H₂的多场景应用；气体调节系统16入口与CO₂储存系统15出口相连，用于调节H₂和CO₂比例；气体调节系统16出口分别与合成甲烷反应系统17和合成甲醇反应系统18入口相连，分别生成甲烷和甲醇。当储氢系统内的H₂量较少时，H₂可与CO₂经过气体调节系统，合成甲醇、甲烷；当产生的H₂量较大时，一部分通入氢燃料电池系统，用于特别是在能量密度要求较高的中型和重型卡车汽车、船舶和航空；一部分通入掺氢燃气轮机系统入口，应用于分布式发电；一部分通入化工生产系统入口，合成化工产品；一部分通入掺氢天然气管道系统入口，实现掺氢燃烧。

新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统采用如下流程工作：

如图3所示，风电系统中风力发电系统、光伏系统中光伏发电系统、火电系统中燃煤锅炉分别将风能、太阳能、煤炭化学能转化为电能，当风力发电系统和光伏发电系统的发电量小于等于电力系统电网最大传输电量时，风力发电系统电能和光伏发电系统电能分别经风电AC/AC转化系统和光伏AC/AC转化系统输送到风电电网和光伏电网。当风力发电系统和光伏发电系统的发电量大于电力系统电网最大传输电量时，一部分电能经AC/AC转化系统输送到电网，另一部分电能经风能消纳系统，和太阳能消纳系统，并与火电系统耦合，进入控制系统。此时，火电系统的一部分电能经火电AC/AC转化系统输送到火电电网，另一部分进入控制系统。控制系统将风力发电系统、光伏发电系统以及火电系统的电能耦合后，依次通入弃风-弃光-火电耦合发电的AC/DC转化系统和弃风-弃光-火电耦合发电的DC/DC转化系统，最后输送到蓄电系统，并由蓄电系统通入电解水系统，用于电解水制H₂和O₂。

如图3所示，当弃风与弃光发电功率之和大于电解水系统功率时，弃风弃光发电一部分给电解水系统供电，一部分通过蓄电系统将用不完的电储存起来，此时，燃煤发电仅用于电网；当弃风与弃光发电功率之和小于电解水系统功率时，燃煤发电一部分用于电网，一部分用于与弃风、弃光发电耦合进入控制系统，再依次通入弃风-弃光-火电耦合发电的AC/DC转化系统和弃风-弃光-火电耦合发电的DC/DC转化系统，最后输送到蓄电系统，并由蓄电系统通入电解水系统，用于电解水制H₂和O₂。

如图4所示，电解水系统出口产生O₂依次通入储氧系统中的O₂压缩机、储氧罐、O₂控制泵，并由O₂控制泵通入燃煤锅炉一次风进口、二次风进口，为煤炭燃烧提供O₂，用于替代助燃空气。当储氧系统内的O₂量较少时，O₂仅从二次风进口进入炉膛，有效减少炉膛内NOx的生成量；当O₂量较高时，一方面，O₂从二次风进口进入炉膛，另一方面，从一次风进口引入，与再循环烟气混合后作为一次风，实现燃煤电站的深度调峰和CO₂的富集。

燃煤锅炉烟气出口的烟气进入烟气处理系统，用于对烟气进行干燥和纯化处理，得到高浓度CO₂。CO₂由烟气处理系统进入CO₂捕集系统，用于捕集CO₂。捕集后的CO₂依次通入CO₂储存系统中的CO₂压缩机、CO₂储氢罐、CO₂控制泵，并由CO₂控制泵通入气体调节系统中。

如图4所示，电解水系统出口产生的H₂依次通入储氢系统中的H₂压缩机、储氢罐、H₂控制泵，并由H₂控制泵通入后续用氢系统。当储氢系统内的H₂量较少时，H₂通入气体调节系统，与CO₂进行适当配比后分别进入合成甲醇系统、合成甲烷系统，合成甲醇、甲烷。当产生的H₂量较大时，除通入气体调节系统进一步合成甲醇和甲烷外；一部分通入氢燃料电池系统，用于特别是在能量密度要求较高的中型和重型卡车汽车、船舶和航空；一部分通入掺氢燃气轮机系统入口，应用于分布式发电；一部分通入化工生产系统入口，合成化工产品；一部分通入掺氢天然气管道系统入口，实现掺氢燃烧。

虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下对这些实施例进行各种变化、替换和修改，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本实用新型保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。

此外，本实用新型的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本实用新型的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本实用新型描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本实用新型可以对它们进行应用。因此，本实用新型所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。

Claims

1.一种新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统，其特征在于，包括：新能源系统、火电系统、电网、蓄电系统、电解水系统、合成系统以及氢利用系统，

所述新能源系统分别连接电网和蓄电系统，将新能源发电产生的电能发送至电网或蓄电系统；

所述火电系统分别连接电网和蓄电系统，所述火电系统将火力发电产生的电能发送至电网或蓄电系统；

所述蓄电系统连接所述电解水系统，用于为电解水制氢和制氧提供电能，所述电解水系统连接火电系统，所述电解水系统产生的氧气输入至所述火电系统，为火力发电提供氧气；

所述合成系统连接电解水系统以及所述火电系统，获取所述火电系统火力发电产生的二氧化碳和电解水系统产生的氢气生成甲醇或甲烷；

所述氢利用系统获取所述电解水系统产生的氢气进行工业利用。

2.根据权利要求1所述的新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统，其特征在于，还包括：AC/AC转化系统，

所述AC/AC转化系统连接在电网和新能源系统以及电网和火电系统之间，所述新能源发电产生的电能以及火力发电产生的电能通过所述AC/AC转化系统转化后输送至所述电网。

3.根据权利要求1所述的新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统，其特征在于，还包括：AC/DC转化系统和DC/DC转化系统，

所述AC/DC转化系统和DC/DC转化系统连接在蓄电系统和新能源系统以及蓄电系统和火力发电系统之间，所述新能源发电产生的电能以及火力发电产生的电能通过所述AC/DC转化系统和DC/DC转化系统转化后输送至所述蓄电系统。

4.根据权利要求1所述的新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统，其特征在于，所述火电系统包括：燃煤锅炉、一次风进口、二次风进口和烟气出口，

所述燃煤锅炉用于将煤炭化学能转化为电能；

所述一次风进口和二次风进口用于接收所述电解水系统产生的氧气；

所述烟气出口用于将火力发电系统产生的二氧化碳输出。

5.根据权利要求4所述的新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统，其特征在于，还包括：烟气处理系统和二氧化碳储存系统，

所述烟气处理系统连接所述烟气出口，用于将烟气出口输出的二氧化碳干燥和纯化；

所述二氧化碳储存系统连接所述烟气处理系统，用于将烟气处理系统输出的二氧化碳储存。

6.根据权利要求5所述的新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统，其特征在于，还包括：储氢系统和储氧系统，

所述储氧系统连接在所述电解水系统和所述火电系统之间，用于储存氧气；

所述储氢系统连接在所述电解水系统和合成系统以及电解水系统和氢利用系统之间，用于储存氢气。

7.根据权利要求1所述的新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统，其特征在于，还包括：气体调节系统，

所述气体调节系统连接在合成系统和电解水系统以及合成系统和火电系统之间，用于调节进入合成系统的氢气和二氧化碳的比例。

8.根据权利要求1所述的新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统，其特征在于，所述新能源系统包括风力发电系统和光伏发电系统。

9.根据权利要求1所述的新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统，其特征在于，所述氢利用系统包括氢燃料电池系统、掺氢燃气轮机系统、化工生产系统以及掺氢天然气管道系统。

10.根据权利要求6所述的新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统，其特征在于，所述储氧系统包括氧气压缩机、储氧罐和氧气控制泵，所述储氢系统包括氢气压缩机、储氢罐和氢气控制泵，所述二氧化碳储存系统包括二氧化碳压缩机、二氧化碳储罐和二氧化碳控制泵。