本發(fā)明涉及綠氫，具體涉及一種基于電制氣技術(shù)的城市天然氣制負碳氫的方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、本發(fā)明對于背景技術(shù)的描述屬于與本發(fā)明相關(guān)的相關(guān)技術(shù)，僅僅是用于說明和便于理解本發(fā)明的
技術(shù)實現(xiàn)要素：
，不應(yīng)理解為申請人明確認為或推定申請人認為是本發(fā)明在首次提出申請的申請日的現(xiàn)有技術(shù)。

2、城市對于碳中和目標的實現(xiàn)起著舉足輕重的作用。據(jù)研究，中國70％以上的碳排放都來自城市，主要集中在電力、供熱和交通領(lǐng)域。天然氣是城市的主要能源。以北京市為例，2022年北京市全年天然氣消費總量達199.1億m3。天然氣的清潔高效利用大幅降低了碳排放，但低碳不等于零碳，依舊難以實現(xiàn)“雙碳”的目標。我國天然氣對外依存度超過40％，但具有豐富的可再生能源，基于電制氣技術(shù)，能夠?qū)⑻烊粴馀c可再生能源相耦合，在城市實現(xiàn)負碳氫的利用，實現(xiàn)終端的碳減排。

3、綠氫是未來氫能發(fā)展的重點方向，但是城市缺乏可再生能源資源，將外地的綠氫輸送至城市成本極高。城市的建筑和交通是碳減排的重點領(lǐng)域，綠氫在建筑領(lǐng)域可用于固定式氫燃料電池分布式供能，在交通領(lǐng)域可用于加氫站為氫燃料電池汽車加氫。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實施例的目的是提供一種基于電制氣技術(shù)的城市天然氣制負碳氫的方法與系統(tǒng)。在天然氣管網(wǎng)上游摻綠氫/綠色甲烷，借助天然氣管道輸送至城市用氫點，再利用城市完善的燃氣設(shè)施，進行天然氣原位制氫，能實現(xiàn)大規(guī)?？稍偕茉吹膬δ芘c消納，助力城市碳中和目標的實現(xiàn)。。

2、本發(fā)明實施例的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

3、一種基于電制氣技術(shù)的城市天然氣制負碳氫的系統(tǒng)，包括：

4、天然氣長輸管網(wǎng)，用于輸送天然氣；

5、城市天然氣管網(wǎng)，與所述的天然氣長輸管網(wǎng)連接，為城市提供燃氣；

6、混氣撬，用于天然氣與氫氣均勻摻混；

7、電解水制氫裝置，與發(fā)電裝置連接進行電解水制氫，所述的電解水制氫裝置分別與混氣撬、純氧用戶和甲烷合成裝置連通；為所述的混氣撬和甲烷合成裝置提供氫氣；為所述的純氧用戶提供氧氣；

8、碳捕集裝置，與利用天然氣的城市工業(yè)用戶的尾氣出口連通，用于捕集利用天然氣的城市工業(yè)用戶利用城市天然氣管網(wǎng)的天然氣后產(chǎn)生的氣體中的二氧化碳；

9、天然氣制氫裝置；與所述的城市天然氣管網(wǎng)連通，制備氫氣。

10、進一步的，所述的天然氣制氫裝置與城市純氫用戶連通。

11、進一步的，所述的天然氣制氫裝置連接有第二碳捕集裝置，所述的第二碳捕集裝置與所述的甲烷合成裝置連通。

12、進一步的，所述的碳捕集裝置與所述的甲烷合成裝置連通。

13、一種基于電制氣技術(shù)的城市天然氣制負碳氫的方法，采用上述的系統(tǒng)完成，包括如下步驟：

14、在進入城市的天然氣長輸管網(wǎng)沿途布置發(fā)電裝置，發(fā)電裝置發(fā)電進行電解水制綠氫，將部分綠氫注入甲烷合成裝置轉(zhuǎn)化為綠色甲烷；

15、對天然氣長輸管網(wǎng)與天然氣終端用戶進行評估，明確該城市可接受的天然氣摻氫體積比；

16、將制得綠氫摻入天然氣長輸管網(wǎng)中，摻氫比需低于評估的結(jié)果，在達到可接受的摻氫比后，將多余的氫氣輸入到甲烷合成裝置用于合成甲烷，注入天然氣長輸管網(wǎng)中；將電解水制氫與合成甲烷過程產(chǎn)生純氧進行收集，輸送至純氧用戶

17、布置分布式的天然氣制氫裝置，并將天然氣制氫過程產(chǎn)生的二氧化碳進行捕集；利用天然氣制取的氫氣量應(yīng)與電解水制取的氫氣量保持一致；

18、將城市燃氣電廠/化工/利用天然氣的城市工業(yè)用戶捕集的二氧化碳與天然氣制氫裝置產(chǎn)生的二氧化碳輸送至甲烷合成裝置，用于與綠氫合成綠色甲烷；

19、將天然氣制取的負碳氫輸送給純氫用戶。

20、進一步的，將天然氣制取的負碳氫輸送給純氫用戶：將天然氣制取的負碳氫用于加氫站，為氫燃料電池汽車加氫；將天然氣制取的負碳氫用于固定式氫燃料電池，進行分布式供能。

21、本發(fā)明實施例具有如下有益效果：

22、本申請在天然氣管網(wǎng)上游摻綠氫/綠色甲烷，借助管道輸送至城市用氫點，再利用城市完善的燃氣設(shè)施，進行天然氣原位制氫，既能實現(xiàn)大規(guī)?？稍偕茉吹膬δ芘c消納，又能實現(xiàn)co2的循環(huán)使用。

23、本申請在不進行天然氣管網(wǎng)與終端用戶改造的前提下，能夠大規(guī)模利用可再生能源制取的綠氫，實現(xiàn)大規(guī)模氫儲能，有效解決大規(guī)模可再生能源消納問題。

24、本申請能夠有效解決氫氣供需錯配的問題。本專利以天然氣管道為載體，以綠氫和綠色甲烷為介質(zhì)，解決了綠氫長距離的輸送問題，實現(xiàn)了城市負碳氫氣的利用。

25、本申請有助于實現(xiàn)城市利用天然氣的城市工業(yè)用戶、交通、建筑等領(lǐng)域的深度脫碳，實現(xiàn)“氫進萬家”。

技術(shù)特征：

1.一種基于電制氣技術(shù)的城市天然氣制負碳氫的系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電制氣技術(shù)的城市天然氣制負碳氫的系統(tǒng)，其特征在于，所述的天然氣制氫裝置與城市純氫用戶連通。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電制氣技術(shù)的城市天然氣制負碳氫的系統(tǒng)，其特征在于，所述的天然氣制氫裝置連接有第二碳捕集裝置，所述的第二碳捕集裝置與所述的甲烷合成裝置連通。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電制氣技術(shù)的城市天然氣制負碳氫的系統(tǒng)，其特征在于，所述的碳捕集裝置與所述的甲烷合成裝置連通。

5.一種基于電制氣技術(shù)的城市天然氣制負碳氫的方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1-4任一項所述的系統(tǒng)完成，包括如下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于電制氣技術(shù)的城市天然氣制負碳氫的方法，其特征在于，將天然氣制取的負碳氫輸送給純氫用戶，純氫用戶為：將天然氣制取的負碳氫用于加氫站，為氫燃料電池汽車加氫；將天然氣制取的負碳氫用于固定式氫燃料電池，進行分布式供能。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于綠氫技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種基于電制氣技術(shù)的城市天然氣制負碳氫的方法與系統(tǒng)。系統(tǒng)包括：天然氣長輸管網(wǎng)，用于輸送天然氣；城市天然氣管網(wǎng)，與天然氣長輸管網(wǎng)連接，為城市提供燃氣；混氣撬，用于天然氣與氫氣均勻摻混；電解水制氫裝置，與發(fā)電裝置連接進行電解水制氫，電解水制氫裝置分別與混氣撬、純氧用戶和甲烷合成裝置連通；為混氣撬和甲烷合成裝置提供氫氣；為純氧用戶提供氧氣；碳捕集裝置，與利用天然氣的城市工業(yè)用戶的尾氣出口連通，用于捕集利用天然氣的城市工業(yè)用戶利用城市天然氣管網(wǎng)的天然氣后產(chǎn)生的氣體中的二氧化碳；天然氣制氫裝置；與城市天然氣管網(wǎng)連通，制備氫氣。本申請能實現(xiàn)大規(guī)?？稍偕茉吹膬δ芘c消納，助力城市碳中和目標的實現(xiàn)。

技術(shù)研發(fā)人員：曹權(quán),吳榮,秦業(yè)美,王洪建,張曉瑞
受保護的技術(shù)使用者：北京市煤氣熱力工程設(shè)計院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26