一种发电方法及发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种发电方法及发电装置，通过在可再生自然能源发电中，利用水和二氧化碳作为循环载体，解决了氢能的转变，实现了从电能转变成化学能，克服了现有再生能源发电中的间歇性、功率不平稳、发电时间不稳定和对电网产生冲击现象等问题，解决了有风、有光发电没用的弃光、弃风现象，以及缺风、缺光就缺电的本质问题，通过本技术提升了光伏等可再生资源发电装置的生产强度，实现了可再生能源安全、稳定发电，平稳、安全上网，高品质的对外供电，形成“用光、用风、惜光、惜风”的良好新局面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于发电
，特别涉及一种发电方法及发电装置。
技术介绍
近年来，随着社会的进步和经济的大力发展，电已经成为当今社会中不可或缺的必要能源之一。电是一种重要的战略性能源，也是一种优质的二次能源，它清洁、方便、利用率高，已广泛用于工业、农业、军事、医疗等各行各业，与人民的生活、工作息息相关，一个国家的人均用电量的多少标志着这个国家或地区经济发展水平和人民生活水平，虽然我国人均用电量已接近世界平均水平，但仅为部分发达国家的1/4～1/5，差距明显，电的需求潜在市场仍然巨大。电能虽然优质、清洁，但它难以储存，且毕竟需要一次能源（化石能源、水能、风能、光能、生物质能）转化才能得到，风能、光能等均为很好的自然界可再生能源，是理想的发电一次能源，国家给予补贴，鼓励使用，但由于受地理限制和时间性限制、具有极强的间歇性，其功率不平稳，发电时间不稳定，对电网产生巨大冲击，能好好并网发电的寥寥无几，被业内称呼为垃圾电，所以出现大规模的“弃风、弃光”现象。我国目前仍以化石能源（火力）发电为主，据统计到2012年底，全国电力总装机容量突破11亿千瓦，其中火电装机容量达8.1917亿千瓦，约占总装机容量的71.5%；水电2.4890亿千瓦，占全部装机容量的21.7%；核电1257万千瓦，并网风电6083万千瓦，并网太阳能发电328万千瓦，三项之和占总装机容量的6.8%。由此可见，火电厂无论是对国民经济的发展，还是人民生活水平的提高，都起着重大作用。火力发电厂弊端就是：污染空气、污染水源、耗费宝贵的煤炭资源。环境污染是火力发电急需解决的一大难题燃眉之急，从2014年7月1日，对现役燃煤电厂开始实施《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）；仅2014年，对燃煤电厂污染物排放要求就有三次变化，致使大量燃煤电厂环保设施重复改造，边际成本增大；2014年电力大气污染物排放量大幅下降，电力烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放量分别降至98万吨、620万吨、620万吨左右，实际这样的数据还是严重污染了大气环境。经过分析，开发利用好太阳能等可再生能源发电，解决好电能储存，电的储存可以变相通过电解水产生氢气来解决，在发电高峰时大量的电能用于电解水生成氢气，将氢气进行储存，在没有光（风）或者在光（风）发电不足时，将氢气通过燃机进行转换产生电能，进自动控调节达到平衡运行，实现安全上网，对外平稳供电，这样风电、光电就不再是垃圾电。然而，真正制约氢大规模发电的瓶颈，并非成本高，其实现在化石能源价格飞涨，氢的成本已经不是不能接受了，真正的瓶颈乃是氢的储存和安全性，至今尚未有完美的解决方案。金属氢脆现象简直要了氢命，既具备金属可溶性，又具备非金属可溶性，无孔不入的氢气，实在是很难长期安全大规模的储存。这是世界性的难题。而氢在20摄氏度的空气中的爆炸极限范围是恐怖的4%～74.2%，为所有常见可燃气体的最大范围，安全性巨差无比。这才是不敢大规模使用氢气做能源的罪魁祸首。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够对可再生能源发电的电能转化成化学能进行储存，从而提高能源的利用率，通过电能转化强化可再生能源发电能力的发电方法及发电装置。本专利技术技术的技术方案是这样实现的：一种发电方法，其特征在于：所述发电方法具体为：a）、水电解制氢气和氧气：通过电解槽对槽内的电解液进行电解，根据需要将纯水储罐内储存的水送至电解槽内，电解过程中阴极产生的氢气直接送入以下步骤b）使用，阳极制得的氧气送入氧气储罐进行储存；b）、氢气和二氧化碳反应制甲烷或甲醇：将步骤a）制得的氢气与二氧化碳储罐送来的二氧化碳在反应器内通过催化剂的催化作用反应生成甲烷，反应生成的甲烷高温气流经反应余热锅炉回收热量后送去甲烷储罐进行储存，回收热量产生的蒸气送去以下步骤d）中汽轮机发电机组进行发电，在反应过程中根据温度变化情况适当补充加入以下步骤c）出来的水蒸气；c）、甲烷或甲醇与氧气通过燃机发电和燃机尾气与制甲烷或甲醇的反应余热回收发电：将甲烷储罐和氧气储罐送来的甲烷和氧气，分别经燃气轮机的燃料进口和助燃剂进口进入燃气轮机的缸体内，在缸体内混合燃烧产生爆炸推动燃气轮机活塞对外做功驱动发电机转子旋转，将机械能转化成电能，实现燃气轮机发电，并对外输电，燃气轮机推动活塞后550℃至600℃的高温气流通过燃气轮机排气烟道排出送入燃机余热锅炉回收热量产生蒸气，蒸气送去以下步骤d）中汽轮机发电机组进行发电；d）、汽轮机发电机组发电：将来自步骤b）和步骤c）的蒸气合并进入汽轮机驱动叶轮旋转，叶轮带动发电机的转子进行高速旋转产生电能，实现对外输电。本专利技术所述的发电方法，其在所述步骤a）中，所述电解液的具体制备方法是：选用去离子水作为电解水源，99.95%的固体氢氧化钠作为电解质，将氢氧化钠溶解于去离子水中，配制成15%的氢氧化钠水溶液作为电解水制氢气和氧气的电解液，溶液温度控制在60℃至65℃，送至步骤a）的电解槽。本专利技术所述的发电方法，其用甲烷与氧反应制得二氧化碳和水，要求制得的二氧化碳中：CO2≥99%、H2O＜0.5%、O2＜0.3%、N2＜0.2%，制得的水中：H2O≥99.9%，CO2＜0.1%，其中二氧化碳送入二氧化碳储罐进行储存，水送入纯水储罐进行储存。本专利技术所述的发电方法，其在所述步骤a）中，电解槽的供电由光伏装置提供，所述光伏装置包括太阳电池组件，通过太阳电池组件收集太阳光照，并将太阳能转化为电能对外输出，其中输出的电能通过控制器一部分用于电解槽进行电解液的电解，另一部分依次通过逆变器和输电控制器上网对外输出供电，所述汽轮机发电机组和燃气轮机产生的电能分别通过输电控制器上网对外输出供电。一种发电装置，其特征在于：包括汽轮机发电机组、燃气轮机、电解槽以及反应器，所述电解槽通过管路分别与氧气储罐和反应器连接，所述反应器与反应余热锅炉连接，所述反应余热锅炉回收的热量一部分送回反应器，另一部分通过管路送至汽轮机发电机组，所述反应余热锅炉与第一汽水分离器连接，所述第一汽水分离器通过管路分别与纯水储罐和甲烷储罐连接，所述纯水储罐通过管路与电解槽连接，所述氧气储罐和甲烷储罐分别通过管路与燃气轮机连接，所述燃气轮机与燃机余热锅炉连接，所述燃机余热锅炉回收的热量通过管路送至汽轮机发电机组，所述轮机发电机组生成的冷凝水返回反应余热锅炉和燃机余热锅炉作为冷介质继续换热，所述燃机余热锅炉与第二汽水分离器连接，所述第二汽水分离器通过管路分别与纯水储罐和二氧化碳储罐连接，所述二氧化碳储罐通过管路与反应器连接，所述汽轮机发电机组和燃气轮机产生的交流电分别与输电控制器连接。本专利技术所述的发电设备，其所述发电设备还包括太阳光伏组件，所述太阳光伏组件与控制器连接，所述控制器分别与蓄电池、逆变器以及电解槽连接，所述逆变器与输电控制器连接。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术专利强化了光伏等可再生能源发电的电能转化成化学能进行储存，提高了能源的利用率，通过电能转化强化了光伏等可再生能源发电装置的能力。2、相比现有的光伏等可再生能源发电装置存在的间隙性明显，电量波动大，弃风、弃光现象时常发生，能源总发电利用率不足15%的问题，本专利技术消除了装置间隙性、消除了发电量波动，大大提高了能源总发电效率，使总发电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电方法，其特征在于：所述发电方法具体为：a）、水电解制氢气和氧气：通过电解槽对槽内的电解液进行电解，根据需要将纯水储罐内储存的水送至电解槽内，电解过程中阴极产生的氢气直接送入以下步骤b）使用，阳极制得的氧气送入氧气储罐进行储存；b）、氢气和二氧化碳反应制甲烷或甲醇：将步骤a）制得的氢气与二氧化碳储罐送来的二氧化碳在反应器内通过催化剂的催化作用反应生成甲烷，反应生成的甲烷高温气流经反应余热锅炉回收热量后送去甲烷储罐进行储存，回收热量产生的蒸气送去以下步骤d）中汽轮机发电机组进行发电，在反应过程中根据温度变化情况适当补充加入以下步骤c）出来的水蒸气；c）、甲烷或甲醇与氧气通过燃机发电和燃机尾气与制甲烷或甲醇的反应余热回收发电：将甲烷储罐和氧气储罐送来的甲烷和氧气，分别经燃气轮机的燃料进口和助燃剂进口进入燃气轮机的缸体内，在缸体内混合燃烧产生爆炸推动燃气轮机活塞对外做功驱动发电机转子旋转，将机械能转化成电能，实现燃气轮机发电，并对外输电，燃气轮机推动活塞后550℃至600℃的高温气流通过燃气轮机排气烟道排出送入燃机余热锅炉回收热量产生蒸气，蒸气送去以下步骤d）中汽轮机发电机组进行发电；d）、汽轮机发电机组发电：将来自步骤b）和步骤c）的蒸气合并进入汽轮机驱动叶轮旋转，叶轮带动发电机的转子进行高速旋转产生电能，实现对外输电。...

【技术特征摘要】
1.一种发电方法，其特征在于：所述发电方法具体为：a）、水电解制氢气和氧气：通过电解槽对槽内的电解液进行电解，根据需要将纯水储罐内储存的水送至电解槽内，电解过程中阴极产生的氢气直接送入以下步骤b）使用，阳极制得的氧气送入氧气储罐进行储存；b）、氢气和二氧化碳反应制甲烷或甲醇：将步骤a）制得的氢气与二氧化碳储罐送来的二氧化碳在反应器内通过催化剂的催化作用反应生成甲烷，反应生成的甲烷高温气流经反应余热锅炉回收热量后送去甲烷储罐进行储存，回收热量产生的蒸气送去以下步骤d）中汽轮机发电机组进行发电，在反应过程中根据温度变化情况适当补充加入以下步骤c）出来的水蒸气；c）、甲烷或甲醇与氧气通过燃机发电和燃机尾气与制甲烷或甲醇的反应余热回收发电：将甲烷储罐和氧气储罐送来的甲烷和氧气，分别经燃气轮机的燃料进口和助燃剂进口进入燃气轮机的缸体内，在缸体内混合燃烧产生爆炸推动燃气轮机活塞对外做功驱动发电机转子旋转，将机械能转化成电能，实现燃气轮机发电，并对外输电，燃气轮机推动活塞后550℃至600℃的高温气流通过燃气轮机排气烟道排出送入燃机余热锅炉回收热量产生蒸气，蒸气送去以下步骤d）中汽轮机发电机组进行发电；d）、汽轮机发电机组发电：将来自步骤b）和步骤c）的蒸气合并进入汽轮机驱动叶轮旋转，叶轮带动发电机的转子进行高速旋转产生电能，实现对外输电。2.根据权利要求1所述的发电方法，其特征在于：在所述步骤a）中，所述电解液的具体制备方法是：选用去离子水作为电解水源，99.95%的固体氢氧化钠作为电解质，将氢氧化钠溶解于去离子水中，配制成15%的氢氧化钠水溶液作为电解水制氢气和氧气的电解液，溶液温度控制在60℃至65℃，送至步骤a）的电解槽。3.根据权利要求1所述的发电方法，其特征在于：用甲烷与氧反应制得二氧化碳和水，要求制得的二氧化碳中：CO2≥99%、H2O＜0.5%、O2＜0.3%、N2＜0.2%，制得的水中：H2O≥99.9%，CO2＜0.1%，其中二氧化碳送入二氧化碳储罐进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹万清，廖良彬，舒小华，彭璐，
申请(专利权)人：中国化学工程第七建设有限公司，四川七化建化工工程有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51