陈晓云 赵明 张玉黎

摘      要：隨着可再生能源发电比例逐年增大，弃风弃水问题亟待解决，通过电转气技术可将弃风弃水电转化为可大量储存的合成天然气。电转气工艺需要解决的关键问题之一是获得高效、廉价地碳源，利用生物质能可为电转气技术提供有效碳源。介绍了欧洲几种典型的生物质能耦合电转气制备合成天然气工艺流程及其运行特征，并分析了电转气工艺面临的主要挑战，可为我国开发发展自主电转气工艺提供一些借鉴和指导。

关  键  词：生物质能;电转气;水电解;合成天然气

中图分类号：TE 624       文献标识码： A       文章编号： 1671-0460（2020）08-1776-05

Abstract： The share of the renewable energy is increasing， bringing about abundant surplus wind and water power. The power-to-gas （PtG） technology can convert the surplus power into storable synthetic natural gas. One of the key issues is to obtain an efficient and cheap carbon source for the power-to-gas technology， while the biomass resources can provide an effective one. In this paper， several typical processes by intergrating the biomass resources with PtG technology were introduced， and their operational characteristics were analyzed. And some challenges of the PtG technology were also proposed. The paper can provide some guidance for the development of our own PtG processes in China.

Key words： Biomass; Power-to-gas; Water electrolysis; Synthetic natural gas

我国水电和风电装机容量居世界前列，由于水能和风能的季节性和波动性，出现了大量的弃风弃水现象，并且呈逐年上涨的趋势。2018年我国弃水电量和弃风电量分别高达600亿kW·h和256亿kW·h，数量非常巨大，由此可见，弃水弃风问题亟待解决。天然气是一种高热值清洁燃料，同时，现有天然气管网具有非常大的储存容量，因此利用弃风电、弃水电制备可大量储存的合成天然气，也即电转气（PtG）技术[1-6]，不仅是储存利用弃风、弃水的有效途径，亦可以降低天然气的对外依存度。

甲烷化过程为电转气工艺的核心环节之一，其中甲烷化反应为CO或者CO2催化加氢反应：

由反应（1）和（2）可以看出，甲烷化反应除了氢气，还需要一氧化碳或者二氧化碳的参与，其中氢源可通过弃风、弃水电解水制氢获得。如何获得高效、廉价的碳源可以保证电转气工艺的经济性，是优化电转气工艺需要解决的关键问题之一。……