一种实现碳循环的综合能源系统

1.一种实现碳循环的综合能源系统，其特征在于，所述系统包括：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，用于所述电能、所述热能、所述氢气的集成与分配，及对捕集的所述二氧化碳注入地层封存；能源储存模块，用于对所述热能及所述电能存储或释放；所述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；所述新能源发电制氢单元，用于采用新能源设备生产所述电能，所述电能中一部分用于电解水制氢设备制备所述氢气，所述氢气输出至所述能源调度模块，所述电能中另一部分直接输出至所述能源调度模块；所述固体生物质气化发电单元，用于将固体生物质燃料生成所述电能、所述热能、所述二氧化碳，并将所述电能、所述热能、所述二氧化碳输出至所述能源调度模块；其中，所述固体生物质气化发电单元包括气化炉、净化系统和热电联产装置；所述沼气重整制氢单元，用于将沼气生成所述氢气、所述热能、所述二氧化碳输出至所述能源调度模块；所述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；所述固体生物质气化发电单元在t时间段内的产热功率根据所述固体生物质气化发电单元在t时间段内的发电功率确定；所述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所述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；所述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；所述变电单元，用于接收所述能源生产模块生产的所述电能，并将所述电能提供至能源消费模块，且接收所述能源生产模块输送的所述电能与提供至所述能源消费模块的电能实时平衡；所述换热单元，用于接收所述能源生产模块生产的所述热能，并将所述热能提供至所述能源消费模块，且接收所述能源生产模块输送的所述热能与提供至所述能源消费模块的热能实时平衡；所述加氢单元，用于接收所述能源生产模块生产的所述氢气，并将所述氢气提供至所述能源消费模块，且接收的所述氢气与提供至所述能源消费模块的氢气无需实时平衡；所述碳捕集单元，用于捕集所述能源生产模块产生的所述二氧化碳，及捕集所述能源消费模块产生的所述二氧化碳，并将所有所述二氧化碳封存。 2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述新能源发电制氢单元中所有所述新能源设备在t时间段内的发电功率总和等于所述电解水制氢设备在t时间段的耗电功率与所述新能源发电制氢单元在t时间段内的发电功率之和。 3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述新能源发电制氢单元在t时间段的产氢速率根据所述电解水制氢设备在t时间段内的耗电功率、所述电解水制氢设备的工作电压、法拉第效率确定，所述产氢速率小于或等于产氢速率阈值且所述产氢速率为非负数。 4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述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；所述沼气重整制氢单元在t时间段内输出的热功率根据所述沼气消耗速率确定；所述沼气重整制氢单元中排放的二氧化碳量根据所述沼气重整制氢单元在t时间段内输出的热功率确定。 5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述变电单元，还用于若接收的所述电能大于提供至所述能源消费模块的电能，则将接收的多余的所述电能输送至所述能源储存模块，以使所述能源储存模块存储所述电能；若接收的所述电能小于所述能源消费模块所需的电能，则接收所述能源储存模块释放的电能，以使接收的所述能源生产模块输送的所述电能与提供至所述能源消费模块的电能、所述能源储存模块储存的电能及释放的电能实时平衡。 6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述换热单元，还用于若接收的所述热能大于提供至所述能源消费模块的热能，则将接收的多余的所述热能输送至所述能源储存模块，以使所述能源储存模块存储所述热能；若接收的所述热能小于所述能源消费模块所需的热能，则接收所述能源储存模块释放的热能，以使接收的所述能源生产模块输送的所述热能与提供至所述能源消费模块的热能、所述能源储存模块储存的热能及释放的热能实时平衡。 7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加氢单元中在t+1时间段剩余氢气总量根据t时间段剩余氢气总量、能源生产模块在t时间段内的产氢量、能源消费模块在t时间段内的耗氢量确定。