[发明专利]一种实现碳循环的综合能源系统

说明书

本发明提供一种实现碳循环的综合能源系统，该系统包括：能源生产模块，用于利用可再生能源设备生产电能、热能、氢气、二氧化碳；能源调度模块，用于电能、热能、氢气的集成与分配，及对捕集的二氧化碳注入地层封存；能源储存模块，用于对热能及电能存储或释放。该方案通过能源生产模块，从能源生产端减少碳的释放，通过能源调度模块实现碳的封存，使该综合能源系统在运行过程中以电、热、氢能源实现高效低碳循环。

技术领域

本发明属于能源技术领域，特别涉及一种实现碳循环的综合能源系统。

背景技术

碳排放引发的气候变化已成为全球性安全问题。世界气象组织2020年发布的《温室气体公报》指出，大气中温室气体的增加已成为一种长期趋势。2019年，全球二氧化碳(CO2)平均浓度达到410.5ppm，已极为接近国际科学界公认的警戒线。因此，在能源革命的背景下，加快能源系统的减排脱碳，实现碳中和的最终目标，已成为全球研究的热点问题。

发明内容

本说明书实施例的目的是提供一种实现碳循环的综合能源系统，可以实现高效低碳循环。

为解决上述技术问题，本申请实施例通过以下方式实现的：

本申请提供一种实现碳循环的综合能源系统，该系统包括：

能源生产模块，用于利用可再生能源设备生产电能、热能、氢气、二氧化碳；

能源调度模块，用于电能、热能、氢气的集成与分配，及对捕集的二氧化碳注入地层封存；

能源储存模块，用于对热能及电能存储或释放。

在其中一个实施例中，能源生产模块包括新能源发电制氢单元、固体生物质气化发电单元、沼气重整制氢单元；

新能源发电制氢单元，用于采用新能源设备生产电能，电能中一部分用于电解水制氢设备制备氢气，氢气输出至能源调度模块，电能中另一部分直接输出至能源调度模块；

固体生物质气化发电单元，用于将固体生物质燃料生成电能、热能、二氧化碳，并将电能、热能、二氧化碳输出至能源调度模块；

沼气重整制氢单元，用于将沼气生成氢气、热能、二氧化碳输出至能源调度模块。

在其中一个实施例中，新能源发电制氢单元中所有新能源设备在t时间段内的发电功率总和等于电解水制氢设备在t时间段的耗电功率与新能源发电制氢单元在t时间段内的发电功率之和。

在其中一个实施例中，新能源发电制氢单元在t时间段的产氢速率根据电解水制氢设备在t时间段内的耗电功率、电解水制氢设备的工作电压、法拉第效率确定，产氢速率小于或等于产氢速率阈值且产氢速率为非负数。

在其中一个实施例中，固体生物质气化发电单元在t时间段内的发电功率根据生物质燃料消耗速率确定；

固体生物质气化发电单元在t时间段内的产热功率根据固体生物质气化发电单元在t时间段内的发电功率确定；

固体生物质气化发电单元在调度时间段内排放的二氧化碳量根据固体生物质气化发电单元在t时间段内的发电功率及产热功率确定。

在其中一个实施例中，沼气重整制氢单元在t时间段内的产氢速率根据沼气消耗速率确定；

沼气重整制氢单元在t时间段内输出的热功率根据沼气消耗速率确定；

沼气重整制氢单元中排放的二氧化碳量根据沼气重整制氢单元在t时间段内输出的热功率确定。

在其中一个实施例中，能源调度模块包括变电单元、换热单元、加氢单元、碳捕集单元；

变电单元，用于接收能源生产模块生产的电能，并将电能提供至能源消费模块，且接收能源生产模块输送的电能与提供至能源消费模块的电能实时平衡；