[发明专利]用于稳定电网的方法、装置以及系统

说明书

本发明涉及一种用于稳定电网的方法、装置(1)和系统，其中，所述电网通过从电网(DSN)中提取过剩的电能、一方面将电能转换到可存储的能源中并对其进行存储、另一方面对存储的能源再转化并馈送到电网(DSN)中来平衡电能的产生和消耗进行稳定。根据本发明，当电能的产生高于消耗时，通过使用先前循环中通过再转化形成的二氧化碳(CO₂)，所述能量以化学形式转换并存储为至少一种烃作为可存储的化学能源，其中通过使用二氧化碳(CO₂)和氢气(H₂)来合成至少一种烃，氢气(H₂)是通过使用待存储的电能通过电解由水(H₂O)获得。

技术领域

本发明涉及一种用于稳定电网的方法和装置，其中，通过借助于从电网中提取过剩的电能、一方面将电能转换到可存储的能量载体中并且对其进行存储、另一方面使存储的能量载体反向发电并且馈送到电网中，来平衡电能的产生和消耗以实现稳定。本发明还涉及一种用于稳定电网的系统。电网是指用于传输和分配电能的装置。

背景技术

通过能源转型，电能的发电将完全转换为从可再生能源进行发电，而不会进一步排放CO₂。这种发电鉴于白昼时间、天气和季节而言是不稳定的。目前，每天存在特定的电能消耗，为此必须提供特定的电量和发电能力。

每小时甚至每天都有可能存在可再生能源发电不能满足需求的情况(例如在黑暗的间歇期、在风中的间歇期或在发电技术的中断期)。也存在发电量过大的情况，从而必须对发电设备进行调整以降低其功率，这会降低发电设备的效率并且也有可能会导致对未产生的电的消极成本。

为了实现更稳定的供应，也可以根据当前电力供应情况来调整智能电网和智能用电设备的用电量。但是这不足以例如克服用电间歇期。

在例如抽水蓄能电厂中的物理存储是一种有效的选择，尤其是通过挪威和阿尔卑斯山地区的蓄能湖进行存储，然而合适的地点仅是有限存在的。此外，也有可能在蓄电池(也称为电池组)中化学地存储电能。但是，当它们被实施为大型缓冲存储设施时，其不能解决所面临的任务，因为利用其甚至不能近似地达到电网稳定所需的存储容量。它们非常适合电网中必要的短期调节。对于短期存储，也越来越多地使用称为超级电容的高容量电容器。这还是不能基本上满足电网稳定所需的存储容量。

还计划在国内或相邻国家(例如与挪威形成的北联(Nordlink))使用大功率电力线、通过交换可再生电力来促进稳定性。该交换规定，放出余量并接收电力以满足国内的供应缺口。由于线路长度长达500km，所以这种系统的成本非常高，并且实际的整体存储效率也仅为50％。

上述技术方案不足以通过必需的存储量来保证电力供给的稳定，从约40％的年消耗量、即约60TWh的存储需求的预测出发，对于所需的30GW的峰值发电量而言，大容量存储设施因此是不可避免的。

因此，优选提供以化学能的形式大量存储电能的方法。出发点是制备氢作为能量载体，但存储和运输是昂贵的并且存在风险。氢的比能量密度例如与甲烷相比非常小。为此，目前以及将来都没有并且也不会有用于此目的的必要的大型氢存储设施。

建立在从电力获得的氢的基础上、且根据萨巴蒂埃工艺使用CO₂合成甲烷或另外还合成甲醇或其他烃的方法，展示了可持续的、有针对性的、用于存储电力的解决方案。