CN219792508U - 一种基于源网荷储氢一体化的工业硅低碳制造*** - Google Patents
一种基于源网荷储氢一体化的工业硅低碳制造*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN219792508U CN219792508U CN202321250038.5U CN202321250038U CN219792508U CN 219792508 U CN219792508 U CN 219792508U CN 202321250038 U CN202321250038 U CN 202321250038U CN 219792508 U CN219792508 U CN 219792508U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- network
- energy
- electric power
- electric
- power generation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 58
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 57
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 57
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 57
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 27
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 27
- 238000003860 storage Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- 230000010354 integration Effects 0.000 title claims abstract description 7
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 52
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 31
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 claims description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 7
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 3
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- 241001062472 Stokellia anisodon Species 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000011143 downstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000012994 industrial processing Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- LPUQAYUQRXPFSQ-DFWYDOINSA-M monosodium L-glutamate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O LPUQAYUQRXPFSQ-DFWYDOINSA-M 0.000 description 1
- 235000013923 monosodium glutamate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004223 monosodium glutamate Substances 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种基于源网荷储氢一体化的工业硅低碳制造***。本实用新型包括电力网络和热力网络;光伏发电、风力发电、余热制电装置分别接入电力网络,储电装置接入电力网络,电力网络分别连接冶炼装置、电力传动及控制、原料供配料及储存装置、余电制氢装置、成品制备装置,矿热炉制硅装置、余热制电装置、热力暖通循环装置分别接入热力网络。本实用新型能够有效地实现光伏、风力发电有效利用,满足工业硅制造的负荷需求,实现绿色低碳。
Description
技术领域
本实用新型涉及综合能源***领域,更具体地说,是涉及一种基于源网荷储氢一体化的工业硅低碳制造***。
背景技术
高纯硅被称为“工业味精”、“半导体之王”和“光伏产业的火车头”,高纯硅、多晶硅、单晶硅、有机硅和碳化硅等硅产品及下游加工器件是新能源、新材料和电子信息等战略新兴产业发展的重要基础。但是工业硅属于高能耗行业,工业硅是以硅石(石英砂)为原料,以碳质材料为还原剂,通过在矿热炉中熔炼获得,在生产过程中,需要消耗大量的能源;每生产1吨工业硅大约消耗11000-13000度电,大约占成本36%左右,单项占比最大,所以电价高低对于冶炼工业硅至关重要。特别是在电价改革之后,高能耗行业电价不受20%限额控制,工业硅作为高耗能行业,电力成本可能将面临长期上移的局面,未来其重要性也将进一步提升。
现阶段工业硅的制造方法普遍是采用矿热炉来进行冶炼。矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉,是一种耗电量巨大的工业电炉。矿热炉的***电抗的70%是由短网***产生的,而短网是一个大电流工作的***,最大电流可以达到上万安培,因此工业硅冶炼的电量消耗是占据成本最大的。然而火力发电作为我国最主要的发电形式,长期占据电力总装机容量和总发电量的七成左右比例;大约全国90%的SO2排放由煤电产生,80%的CO2排放量由煤电排放,所以工业硅的制造消耗大量电力的同时也间接对环境产生了极大的污染。
近年来,在我国为实现“碳中和、碳达峰”的目标背景下,国家相关部门陆续出台相关政策,集中在限制工业硅行业新增产能和清退低效电炉,促进行业节能减排,为了降低工业硅生产的能源成本、减少工业硅制造过程中对环境造成的污染,需要对工业硅的生产过程进行“低碳化”处理。
如果能够合理高效利用光伏及风力发电产生的绿色电能,使之作为工业硅冶炼时的主要能源,将极大减少煤炭一次能源消耗、降低工业硅制造成本、提高能源综合利用率及降低对环境的污染。
光伏发电***是指将光伏电池输出的直流电力,经过并网光伏逆变器将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波交流电流,接入电网以实现并网发电功能。风力发电是把风的动能转变成机械动能,再把机械能转化为电能。但目前制约这两种发电方式的主要原因是光伏和风力存在较大的波动性和随机性,根据不同的季节和某一天的不同时段,均会出现发电出力的高峰期和低谷期,导致电力利用过程中的负荷也有较大的波动性,无法给用户提供稳定的电能需求,对工业加工、生产生活需求等带来不便。
工业硅制造***通常包括冶炼***、原料供配料及储存***、供排水***、通风除尘***、制氧***、热力***、供电***、电气传动及控制***、自动化***、电信***、智能化***、机修及检化验***、成品制备***、消防***等,通过外部网络供能和***内部能源生产和转换,满足工业硅制造需求。工业硅制造***内部的生产设备主要是冶炼设备和原料供配料及储存设备等,制造过程中均间接或直接需要消耗大量的化石能源,并且排放大量的污染气体。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是,克服上述现有技术中存在的不足,提供一种基于源网荷储氢一体化的工业硅低碳制造***。
本实用新型一种基于源网荷储氢一体化的工业硅低碳制造***,通过下述技术方案予以实现,包括电力网络和热力网络;
光伏发电、风力发电、余热制电装置分别接入电力网络,为电力网络输送电能;储电装置接入电力网络,电力网络电能过剩时,储电装置吸收电能,同时用于制氢;电力网络电能不足时,储电装置释放电能,保持电力网络的电力平衡;电力网络分别连接冶炼装置、电力传动及控制、原料供配料及储存装置、余电制氢装置、成品制备装置,为各部分提供电能需求;
矿热炉制硅装置、余热制电装置、热力暖通循环装置分别接入热力网络,产出热能输送入热力网络;储热装置接入热力网络,热力网络热能过剩时,储热装置吸收热能,热力网络热能不足时,储热装置释放热能,保持热力网络的热力平衡;热力网络连接热负荷,提供热能需求。
所述电力网络连接外部电网。
所述余热制电装置连接热力循环装置,热力循环装置与电力网络连接。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
本实用新型能够有效地实现光伏、风力发电有效利用,满足工业硅制造的负荷需求,实现绿色低碳。
(1)光伏、风力发电的有效利用,能够为工业硅制造***提供大量的无污染电能,减少化石能源消耗和污染气体排放。
(2)当新能源电能出现波动时,工业硅制造***内电力网络可以通过余电制氢、余热发电、储能装置转换补充缺少的电能,从而提高光伏、风力发电的使用率,提高能源综合利用效率。
本实用新型根据对光伏、风力发电的需求,设计了新能源发电、电能储存、矿热炉制硅、余热发电、余电制氢的互补方案,提高了电能使用效率。
本实用新型通过对光伏、风力发电的利用,能够为工业硅制造***提供大量的无污染冷能,减少化石能源消耗和污染气体排放。
本实用新型针对新能源电能的随机波动性、不可控性等问题,工业硅制造***内电力网络可以通过余热发电、储能装置转换补充缺少的电能,通过余电制氢等装置消耗富余的电能,从而提高光伏、风力发电的使用率,提高能源综合利用效率。
本实用新型通过引入光伏、风力发电,能够给工业硅制造项目带来一定的经济效益,并减少工业硅生产所需的购能费用。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图;
实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型,所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本实用新型保护的范围。除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本实用新型。
如图1所示,包括电力网络和热力网络;光伏发电、风力发电、余热制电装置分别接入电力网络,为电力网络输送电能;储电装置接入电力网络,电力网络电能过剩时,储电装置吸收电能,同时用于制氢;电力网络电能不足时,储电装置释放电能,保持电力网络的电力平衡;电力网络分别连接冶炼装置、电力传动及控制、原料供配料及储存装置、余电制氢装置、成品制备装置,为各部分提供电能需求;矿热炉制硅装置、余热制电装置、热力暖通循环装置分别接入热力网络,产出热能输送入热力网络;储热装置接入热力网络,热力网络热能过剩时,储热装置吸收热能,热力网络热能不足时,储热装置释放热能,保持热力网络的热力平衡;热力网络连接热负荷,提供热能需求。所述电力网络连接外部电网。所述余热制电装置连接热力循环装置,热力循环装置与电力网络连接。
光伏发电、风力发电、储能***、余电制氢及余热制电等***将一次能源充分综合利用,依次为光伏、风力发电,工业硅冶炼装置、余热锅炉制电、热力暖通循环、余电制氢装置。第一级为可再生能源发电,与工业硅冶炼装置、余电制氢装置和电力网络相连,用清洁可再生能源来提供工业硅冶炼电能以降低制造成本、减少环境污染,产生的多余电能通过电力网络给制氢装置提供电能。第二级为余热发电装置,与余电制氢装置和电力网络相连,用以回收矿热炉制造工业硅产生的余热能量;制作氢气的装置为完全可调负荷装置,其消耗的能源仅由富余及再生的电能提供;当制造工业硅的电能不足时,消耗的电能由外部电力网络提供。第三级热力暖通循环装置,与余热发电装置和热力网络相连,用以回收余热发电装置中的热能,回收的热能送入热力网络,为低热力需求的生活生产环节提供热能。
本实用新型具有如下技术效果:
本实用新型一种含光伏、风力发电利用的工业硅制造***,集成了新能源发电、储能、冶炼***,能够广泛适用于工业硅制造项目。
本实用新型在当工业硅制造***中某一能源网络出现故障时,其他的能源网络可以通过能源转换满足供能缺额,提高***的供能可靠性。
根据对光伏、风力发电的需求,本实用新型设计了新能源发电、电能储存、矿热炉制硅、余热发电、余电制氢的互补方案,提高了电能使用效率。
本实用新型通过对光伏、风力发电的利用,能够为工业硅制造***提供大量的无污染电能,减少化石能源消耗和污染气体排放,具有较好的社会效益。
当新能源电能出现波动时,工业硅制造***内电力网络可以通过余热发电、储能装置转换补充缺少的电能,通过余电制氢等装置消耗富余的电能,从而提高光伏、风力发电的使用率,提高能源综合利用效率。
本实用新型通过引入光伏、风力发电,能够给工业硅制造项目带来一定的经济效益,并减少工业硅生产所需的购能费用,具有较好的经济效益。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出的是,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于源网荷储氢一体化的工业硅低碳制造***,其特征是,包括电力网络和热力网络;
光伏发电、风力发电、余热制电装置分别接入电力网络,为电力网络输送电能;储电装置接入电力网络,电力网络电能过剩时,储电装置吸收电能,同时用于制氢;电力网络电能不足时,储电装置释放电能,保持电力网络的电力平衡;电力网络分别连接冶炼装置、电力传动及控制、原料供配料及储存装置、余电制氢装置、成品制备装置,为各部分提供电能需求;
矿热炉制硅装置、余热制电装置、热力暖通循环装置分别接入热力网络,产出热能输送入热力网络;储热装置接入热力网络,热力网络热能过剩时,储热装置吸收热能,热力网络热能不足时,储热装置释放热能,保持热力网络的热力平衡;热力网络连接热负荷,提供热能需求。
2.根据权利要求1所述的基于源网荷储氢一体化的工业硅低碳制造***,其特征是,所述电力网络连接外部电网。
3.根据权利要求1所述的基于源网荷储氢一体化的工业硅低碳制造***,其特征是,所述余热制电装置连接热力循环装置,热力循环装置与电力网络连接。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202321250038.5U CN219792508U (zh) | 2023-05-23 | 2023-05-23 | 一种基于源网荷储氢一体化的工业硅低碳制造*** |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202321250038.5U CN219792508U (zh) | 2023-05-23 | 2023-05-23 | 一种基于源网荷储氢一体化的工业硅低碳制造*** |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN219792508U true CN219792508U (zh) | 2023-10-03 |
Family
ID=88183863
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202321250038.5U Active CN219792508U (zh) | 2023-05-23 | 2023-05-23 | 一种基于源网荷储氢一体化的工业硅低碳制造*** |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN219792508U (zh) |
-
2023
- 2023-05-23 CN CN202321250038.5U patent/CN219792508U/zh active Active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN207010249U (zh) | 一种风电制氢储能的氢燃料复合电池 | |
CN107017651A (zh) | 一种风电制氢储能的氢燃料复合电池及其发电方法 | |
CN106285802B (zh) | 一种发电方法及发电装置 | |
CN109193783B (zh) | 一种离网型风光储多能互补电热水气联供方法 | |
TW200406969A (en) | Power fluctuation suppressing method and power generation facility using same | |
CN111489083A (zh) | 考虑富氧燃烧技术的电-气-热综合能源***低碳经济调度方法 | |
CN109194283B (zh) | 一种离网型风光储多能互补电热水气联供*** | |
CN110543157A (zh) | 一种多能互补智慧供应热电氢的***及方法 | |
CN114021911A (zh) | 含碳捕捉装置的综合能源***低碳优化调度方法 | |
CN114462889A (zh) | 一种氢-电耦合多能源跨区域优化配置方法及*** | |
CN111668869A (zh) | 一种离网型风电制氢***及其容量匹配方法 | |
CN217215988U (zh) | 一种氢电深度耦合的智能微网仿生能源*** | |
CN115341057A (zh) | 一种高炉富氢冶炼***及方法 | |
CN116505560A (zh) | 一种弃电储能与再利用的高效循环*** | |
CN113806952B (zh) | 一种考虑源-荷-储的冷热电综合能源***及其优化运行方法 | |
Chi et al. | Optimization of configuration for home micro-grid cogeneration system based on Wind-PV/T-PEMFC | |
Li et al. | Capacity coordinated optimization of battery, thermal and hydrogen storage system for multi-energy complementary power system | |
CN210199571U (zh) | 一种多能互补智慧供应热电氢的*** | |
CN219792508U (zh) | 一种基于源网荷储氢一体化的工业硅低碳制造*** | |
CN1976167A (zh) | 发电站(厂)专用水解制氢制氧储气站的方法 | |
CN114362152B (zh) | 综合能源***多时间尺度调度方法 | |
Yang et al. | Research on the application prospect of energy storage technology in energy internet | |
CN116231694A (zh) | 一种风光互补制氢与冷热电多能互补的综合能源*** | |
Fu et al. | Optimal Operation strategy of low-carbon integrated energy system considering power to gas and carbon capture technology | |
CN217562615U (zh) | 一种电解氯化钠为燃料的能源循环*** |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |