[发明专利]一种IGCC电站耦合水电解设备系统及其运行方法

权利要求书

1.一种IGCC电站耦合水电解设备系统，包括IGCC电站常规设备：煤炭预处理装置(1)、煤气化炉(2)、空分装置(7)、燃气轮机(5)、余热锅炉(6)、燃机发电机(9)、汽轮机发电机(10)及送变电模块(11)，其特征在于，还包括水电解设备(8)及其供电线路、氧气供应管道、氢气供应管道、氢气储罐及氧气储罐，所述水电解设备的供电线路连接IGCC电站电能输出端及电网，所述水电解设备利用IGCC电站所发出的电力或电网输送的电力电解水制取氢气及氧气；所述水电解设备的氧气供应管道连接煤气化炉的供氧管道，利用水电解设备产生的氧气部分替代空分装置制取的氧气，或送入氧气储罐进行储存。

2.根据权利要求1所述的IGCC电站耦合水电解设备系统，其特征在于，还包括调峰调频控制模块，所述调峰调频控制模块连接IGCC电站电能输出的控制端，所述调峰调频控制模块控制发电机输送给水电解设备的电负荷功率的增加或减少，响应电网对IGCC电站的调峰调频负荷需求。

3.根据权利要求1或2所述的IGCC电站耦合水电解设备系统，其特征在于，所述水电解设备(8)的供电线路通过送变电及供电模块(111)连接IGCC电站电能输出端、电网、厂用电供电及升压变压器供电，即水电解设备(8)的电力来源有发电机出口母线(12)供电、厂用电供电和主升压变压器供电及电网下电供电中的任意一种或组合。

4.根据权利要求1所述的IGCC电站耦合水电解设备系统，其特征在于，水电解设备的氢气供应管道连通氢气储罐或送入煤气化炉。

5.根据权利要求1所述的IGCC电站耦合水电解设备系统，其特征在于，所述水电解设备(8)的氢气输出口通过氢气供应管路连通燃气轮机(5)的燃料入口，所述供应管路上设置流量调节阀。

6.根据权利要求1所述的IGCC电站耦合水电解设备系统，其特征在于，所述水电解设备(8)所需要的进水口连通IGCC电站的制水系统的水输出端口。

7.根据权利要求1所述的IGCC电站耦合水电解设备系统，其特征在于，所述水电解设备所需要的水是通过的电能输入端连接IGCC电站的电能输出端，IGCC电站的制水系统中设置储水罐，利用IGCC电站的调峰调频富余电力驱动的制水系统制取。

8.根据权利要求1所述的IGCC电站耦合水电解设备系统，其特征在于，所述水电解设备(8)的电解槽采用碱性电解槽、PEM质子膜电解槽、高温固体氧化物电解槽三种中的任意一种或组合。

9.根据权利要求8所述的IGCC电站耦合水电解设备系统，其特征在于，所述高温固体氧化物电解槽包括相互连通的电解槽和电加热器，所述电加热器的高温蒸汽入口连通来自IGCC电站余热锅炉的蒸汽供应出口，电加热器的蒸汽出口连通电解槽的蒸汽入口，电加热器提升所述高温蒸汽的温度，所述电加热器的电能输入端连接IGCC电站的电能输出端所述电加热器利用IGCC电站的调峰调频富余电力驱动。

10.一种根据权利要求1至9中任意一项所述IGCC电站耦合水电解设备系统的运行方法，其特征在于，具体如下：

根据IGCC电站的规模及气化炉要求的氧气量，选择水电解设备类型及功率，选择水电解设备水供应来源；

根据所述水电解设备功率选择供电来源，其供电来源自发电机出口母线供电、厂用电供电和主升压变压器供电及电网下电供电中的任意一种或组合；

利用IGCC电站的制水系统或利用调峰调频富余电力制水系统提供水源，满足所述水电解设备所需要的水量；

当电网要求IGCC电站或电厂减少上网电量，即从P_上需要降低P_降时，通过所述调峰调频控制模块控制增加IGCC电站或电厂向水电解设备的供电电量P_增；使得发电机发电负荷稳定在P_发；最终满足水电解设备、IGCC电站制水系统以及生产纯水用电量数值满足下面的等式：

P_上＝P_发-P_降＝P_发-P_增

P_降＝P_增

当电网要求IGCC电站或电厂增加上网电量，即从P_上需要增加发电量P_升时，通过所述调峰调频控制模块控制IGCC电站或电厂减少向水电解设备的供电电量P_减；使得发电机发电负荷稳定在P_发；最终满足水电解设备、IGCC电站制水系统以及生产纯水用电量数值满足下面的等式：

P_上＝P_发+P_升＝P_发+P_减

P_升＝P_减

水电解设备产生的氧气送入储罐储存或直接送入气化炉，部分替代IGCC空分装置制取的氧气；

水电解设备产生的氢气送入储罐储存或直接送入气化炉，增加合成气产量；或直接与气化炉产生的合成气进行混合。