[发明专利]用风电进行风沼电一体化发电供气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用风电进行风沼电互补发电供气的方法，可广泛应用于农村大型沼气池为农户、村落等实施集中供气，还适用于小城镇、边远山区、海岛等区域使用供电供气。属于供电供气领域。

背景技术

沼气技术是运用生物化学方法对禽兽粪便和工业有机废水等进行处理的技术。由于其成本低廉，处理效果好，在实践中得到了广泛的应用。但是，单纯将沼气用于集中供气和供热，覆盖范围有限，可靠性也比较低。而将沼气作为发电燃料就地发电，发电量随沼气生产量变化灵活调整，可以使沼气得到充分利用。因此，近年来，随着禽畜养殖和工业有机废水处理规模的不断扩大，沼气发电技术得到了较快的发展，成为实现废弃物减量化、无害化处理的重要技术之一。

我国可用于沼气发电的资源十分丰富。据统计，目前，我国生猪存栏数量达到6.6亿头，家禽120亿只，牛1.38亿头，禽畜粪便排放量约为19亿吨。据初步推算，如果将大中型养殖场排放的粪便作为大中型沼气工程的原料，可年产30多亿立方米，我国工业有机废水排放量达到30多亿吨，可年产沼气120亿立方米。按此推算，我国目前可规模化利用的沼气资源为150亿立方米；随着禽畜粪便和工业有机废水排放量的增加，到2020年规模化利用的沼气资源可达到400亿立方米。如果考虑城市垃圾填埋和污水处理生产沼气等因素，我国沼气资源潜力将进一步增加，预计装机容量可达3000万千瓦以上。如果能将资源有效利用，将有潜在的应用价值。然而，从目前的沼气发电发展来看，我国沼气发电数量较少，装机规模小，建设规模一般较小，电网运行管理成本较高，属于典型的分布式发电，有待进一步的改进。

沼气属可再生能源，发展沼气事业就是解决农村生活能源最有效和最廉价的手段。虽然发展沼气具有良好的综合效益，但也存在一定问题，最核心的问题就是发酵温度，这也是沼气难以市场化普及的重要原因之一。研究发现，我国南方地下一米深处的温度为：夏季25℃左右；冬季15℃左右。而沼气的最佳发酵温度为35-42℃。受地温影响，农村沼气在冬、春季，由于温度较低所产沼气较少，发酵时间长，而且不稳定，这是40年来沼气大规模推广难以实现预期效果和目的的主要瓶颈之一，并导致农村大量秸秆和生活有机垃圾、人畜粪便等无法有效处理，造成我国严重的环境污染。

因此，对于沼气不能大规模推广使用的难题，若有一种“绿色”的能源能够有效提高沼气反应温度和对产气量的实时控制，从而保持长年产气的稳定性和提高清净生物质能转化效率，就可以科学地解决这一难题，这对于促进沼气发电工艺的优化、改善生态环境和解决能源短缺等问题，具有十分现实和深远的意义。

另一方面，风能作为一种绿色的能源，已经越来越受到研究学者的青睐。风电并网是目前世界上大规模风电场的唯一应用方式。风能的利用主要按照“风轮-发电机-电网-用户(负载)”这个路线来进行(图1a)，其中电网是风电的负载和用户的电源，电网的存在保证了风电的利用。而非并网风系统结构示意图如图1(b)。但是由于风电的不稳定性和波动特性，风电的高效利用还存在着现阶段难以克服的技术障碍。如果风电不上网，用蓄电池存储，只能用于蒙古包、渔船等小型风机的使用，并且蓄电池价格昂贵，使用寿命短，由此将会增加风电成本；而风电上网对风力机提出了满足电网稳频、稳压和稳相位的要求，由此大幅度增加了风力机制造成本和风电价格，使风电大规模应用受到限制。

发明内容

本发明的目的是为绿色环保的随机性变化的风电找到了合适的负载，并扩宽了沼气资源的开发空间，实现沼气池的合理布局、提高沼气产率、高效合理利用沼气。提供一种改进了传统的、单一的沼气发电方式，利用风电和沼电的优势互补，实现节能降耗、高效环保的两全齐美的用风电进行风沼电一体化发电供气的方法。

本发明的用风电进行风沼电一体化发电供气的方法，主要在于：

(1)用风力发电机输出的部分风电对沼气发生器加热，以保持最佳的沼气发酵温度，从而保持沼气发生器产气的稳定性，用风力发电机输出的另一部分风电为农户提供日常用电；

(2)将沼气发生器所产沼气经凝水器和沼气净化调控器处理后送到沼气发电机发电，与风电互补共同为农户提供日常用电；或将沼气发生器所产沼气经凝水器和沼气净化调控器处理后，一部分送到沼气发电机发电，与风电互补共同为农户提供日常用电，另一部分送到民户家中，为农户提供生活用气；或将沼气发生器所产沼气经凝水器和沼气净化调控器处理后，送入农户家中，为农户提供生活用气。