技术特征：
1.一种连续且灵活的利用可再生能源制备甲烷的系统，其特征在于，包括可再生能源发电系统、液态co2储能系统、甲烷化生产系统，所述可再生能源发电系统与液态co2储能系统连接并为液态co2储能系统提供电能，所述液态co2储能系统与甲烷化生产系统连接并为甲烷化反应提供co2，所述甲烷化生产系统所需电能由液态co2储能系统或电网电力提供。2.根据权利要求1所述的一种连续且灵活的利用可再生能源制备甲烷的系统，其特征在于，所述液态co2储能系统包括低压二氧化碳储罐(1)、第一节流阀(2)、蓄冷器(3)、两段式压缩机(4)、第一冷却器(5)、第二冷却器(6)、第三冷却器(7)、第一回热器(8)、两相膨胀机(9)、第一分离器(10)、第二节流阀(11)、高压二氧化碳储罐(12)、第一泵(13)、第一加热器(14)、第二加热器(15)、两段式涡轮机(16)，并形成储能、释能两条连接路线；储能连接路线为：低压二氧化碳储罐(1)的出口通过管路依次连通第一节流阀(2)、蓄冷器(3)的冷侧管路、两段式压缩机(4)的第一段、第一冷却器(5)的热侧管路、两段式压缩机(4)的第二段、第二冷却器(6)和第三冷却器(7)的热侧管路、第一回热器(8)的热侧管路、两相膨胀机(9)和第一分离器(10)的进口管路，第一分离器(10)的气相出口管路依次连通第二节流阀(11)、第一回热器(8)的冷侧管路、第一冷却器(5)的冷侧出口管路及两段式压缩机(4)的第二段，第一分离器(10)的液相出口管路连通高压二氧化碳储罐(12)的进口管路，液相的二氧化碳储存在高压二氧化碳储罐(12)中完成能量存储；释能连接路线为：高压二氧化碳储罐(12)的出口通过管路依次连通第一泵(13)、第一加热器(14)的冷侧管路、两段式涡轮机(16)的第一段、第二加热器(15)的冷侧管路、两段式涡轮机(16)的第二段、蓄冷器(3)的热侧管路及低压二氧化碳储罐(1)的进口管路，高压二氧化碳转换为低压低温态，并存储在低压二氧化碳储罐(1)中完成能量释放。3.根据权利要求2所述的一种连续且灵活的利用可再生能源制备甲烷的系统，其特征在于，所述液态co2储能系统还包括冷却塔(17)、第二泵(18)及绝热储水罐(19)，并形成蓄热连接路线；蓄热连接路线为：冷却塔(17)的出口通过管路连通第二泵(18)，经由第二泵(18)分别连通第一冷却器(5)、第二冷却器(6)及第三冷却器(7)的冷侧管路，第一冷却器(5)和第二冷却器(6)的冷侧出口管路与绝热储水罐(19)的入口连通，第三冷却器(7)的冷侧出口管路返回至冷却塔(17)；绝热储水罐(19)的出口管路分别连通加第一加热器(14)、第二加热器(15)的热侧管路，经由第一加热器(14)、第二加热器(15)连接至冷却塔(17)的入口管路。4.根据权利要求3所述的一种连续且灵活的利用可再生能源制备甲烷的系统，其特征在于，所述液态co2储能系统中的储热介质及冷却介质为水。5.根据权利要求2所述的一种连续且灵活的利用可再生能源制备甲烷的系统，其特征在于，所述低压二氧化碳储罐(1)或高压二氧化碳储罐(12)设置有二氧化碳进口及二氧化碳供给出口，二氧化碳进口用于co2补充，二氧化碳供给出口与甲烷化生产系统连通，为甲烷化生产系统提供co2。6.根据权利要求5所述的一种连续且灵活的利用可再生能源制备甲烷的系统，其特征在于，所述甲烷化生产系统包括第三泵(20)、第一换热器(21)、第二换热器(22)、第二回热器(23)、电加热器(24)、电解器(25)、第三换热器(26)、第四冷却器(27)、第二分离器(28)、第三回热器(29)、第四换热器(30)、第一蒸汽汽包(31)、三段式压缩机(32)、第五冷却器(33)、第三分离器(34)、第六冷却器(35)、第四分离器(36)、甲烷化第一反应器(37)、第一压
缩机(38)、甲烷化第二反应器(39)、第四回热器(40)、第七冷却器(41)、第五分离器(42)、甲烷化第三反应器(43)、第八冷却器(44)、第六分离器(45)、第二压缩机(46)、第九冷却器(47)、甲烷脱水膜(48)及原料水箱(49)、第二蒸汽汽包(50)，并形成水解制氢连接路线、氢气压缩连接路线、甲烷化反应连接路线及甲烷净化连接路线；所述电解器(25)的阴极产生氢气，阳极产生氧气；水解制氢连接路线为：原料水箱(49)通过管路依次连通第一换热器(21)和第二换热器(22)的冷侧管路、第二回热器(23)的冷侧管路、电加热器(24)、电解器(25)的阴极入口，电解器(25)的阴极出口依次连通第二回热器(23)、第三换热器(26)、第四冷却器(27)的热侧管路、第二分离器(28)的入口管路；第二分离器(28)的气相管路的一端经三通阀连通第二分离器(28)的液相管路，第二分离器(28)的液相管路连通原料水箱(49)；电解器(25)的阳极出口管路依次连通第三回热器(29)和第四换热器(30)的热侧管路、第一蒸汽汽包(31)，并经由三通阀返回至电解器(25)的阳极入口；氢气压缩连接路线为：第二分离器(28)的气相管路另一端依次连通三段式压缩机(32)的第一段、第五冷却器(33)、第三分离器(34)、三段式压缩机(32)的第二段、第六冷却器(35)、第四分离器(36)、三段式压缩机(32)的第三段、第四换热器(30)的冷侧管路及甲烷化第一反应器(37)的入口管路，所述第三分离器(34)及第四分离器(36)的液相出口管路连通原料水箱(49)；甲烷化反应连接路线为：所述低压二氧化碳储罐(1)或高压二氧化碳储罐(12)的气体出口通过管路依次连通第三泵(20)、第三换热器(26)的冷侧管路，然后通过三通管连通第四换热器(30)的冷侧管路及甲烷化第一反应器(37)的入口管路，甲烷化第一反应器(37)的出口管路连通第二换热器(22)的热侧管路，并通过三通管连通第一压缩机(38)及甲烷化第二反应器(39)的入口管路，第一压缩机(38)的出口管路连通至甲烷化第一反应器(37)的入口管路，甲烷化第二反应器(39)的出口管路依次连通第四回热器(40)的热侧管路、第一换热器(21)的热侧管路、第七冷却器(41)的热侧管路及第五分离器(42)的入口管路，第五分离器(42)的液相出口管路连通至原料水箱(49)，第五分离器(42)的气相出口管路依次连通第四回热器(40)的冷侧管路、甲烷化第三反应器(43)、第二蒸汽汽包(50)、第八冷却器(44)的冷侧管路；甲烷净化连接路线为：第八冷却器(44)与第六分离器(45)的入口管路连通，第六分离器(45)的液相出口管路连通原料水箱(49)，第六分离器(45)的气相出口依次连通第二压缩机(46)、第九冷却器(47)的冷侧管路及甲烷脱水膜(48)的入口管路，甲烷脱水膜(48)的低压出口管路连通原料水箱(49)，甲烷脱水膜(48)的高压出口管路输出甲烷产品连接至天然气管网。7.根据权利要求6所述的一种连续且灵活的利用可再生能源制备甲烷的系统，其特征在于，所述电解器(25)为固态氧化物电解槽，所述固体氧化物电解槽为高温反应条件下的碱性电解槽或质子交换膜电解槽。8.一种连续且灵活的利用可再生能源制备甲烷的方法，其采用权利要求1
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7任一项所述的系统，其特征在于，包括以下步骤：(1)预测可再生能源发电系统的发电随时间的变化曲线，并预测不同时间段内可再生能源发电系统的发电量，该发电量即为输入到液态co2储能系统的总能量；
(2)计算不同时间段内液态co2储能系统可释放的总电量，该释放总电量等于输入到液态co2储能系统的总能量乘以液态co2储能系统的电力往返效率；(3)根据液态co2储能系统可释放的总电量计算不同时间段内液态co2储能系统单位时间的输出电能；(4)预测不同时间段内用户对于天然气及电力的需求情况，根据用能需求负荷决定液态co2储能系统释放的能量输出配比，即用于甲烷化生产系统和电网输入电量的配比；(5)根据不同时间段内液态co2储能系统的输出电能及液态co2储能系统释放的能量输出配比，确定在不同时间段的单位时间内液态co2储能系统用于甲烷化生产系统和电网的能量释放量。9.根据权利要求8所述的一种连续且灵活的利用可再生能源制备甲烷的方法，其特征在于，还包括步骤(6)，根据电力市场价格波动情况，判断是否从电网购买谷电以直接供应甲烷化生产系统，若电网中有大量的谷电或弃电，则可充分应用谷电或弃电供应甲烷化生产系统，同时液态co2储能系统停止电力释放。
技术总结
本发明公开了一种连续且灵活的利用可再生能源制备甲烷的系统及方法，该系统包括可再生能源发电系统、液态CO2储能系统、甲烷化生产系统，所述可再生能源发电系统与液态CO2储能系统连接并为液态CO2储能系统提供电能，所述液态CO2储能系统与甲烷化生产系统连接并为甲烷化反应提供CO2，所述甲烷化生产系统所需电能由液态CO2储能系统或电网电力提供。该可再生能源制甲烷系统将液态CO2储能系统与可再生能源发电系统相耦合，通过液态CO2储能系统向甲烷化生产系统供给电力，可以为甲烷化生产系统提供平稳且持续的电力输出，避免了可再生能源的波动性及间歇性，实现甲烷化生产系统的平稳且持续运行，且还支持电网电力调峰。且还支持电网电力调峰。且还支持电网电力调峰。
技术研发人员：戚萌 刘义
受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）
技术研发日：2021.06.09
技术公布日：2021/10/23