[发明专利]利用海上风电制氢的地下油气藏储氢系统及调控计算方法

权利要求书

1.一种利用海上风电制氢的地下油气藏储氢系统，其特征在于：包括海上风电机组(1)、海水电解装置(3)、氢气压缩设备(5)、氢气解压设备(8)、氢气提纯设备(9)、注/采气井(17)，油气藏储库(16)和氢气输出设备，氢气输出设备包括运氢船(10)和氢气管网(12)，海上风电机组(1)通过海底电缆(2)与海水电解装置(3)、氢气压缩设备(5)和氢气提纯设备(9)相连，海水电解装置(3)、氢气压缩设备(5)、氢气解压设备(8)、氢气提纯设备(9)设置在海洋(13)底部，海水电解装置(3)通过输氢管道(4)连接氢气压缩设备(5)，氢气压缩设备(5)通过输氢管道(4)连接缓冲罐(6)，缓冲罐(6)和氢气解压设备(8)之间设置三通阀(7)，氢气解压设备(8)通过输氢管道(4)连接氢气提纯设备(9)，氢气提纯设备(9)连接氢气管网(12)，三通阀(7)设置在注/采气井(17)的井入口，注/采气井(17)开在海床(14)上，海床(14)底部设置油气藏储库(16)，油气藏储库(16)连通注/采气井(17)，油气藏储库(16)上部设置氢气储库上覆盖层岩石(15)，油气藏储库(16)下部设置氢气储库底层岩石(18)。

2.根据权利要求1所述的利用海上风电制氢的地下油气藏储氢系统，其特征在于：所述海上风电机组(1)按照矩形或圆形排列，各风电机之间的半径距离为800-1000米，各风电机的型号相同。

3.根据权利要求1所述的利用海上风电制氢的地下油气藏储氢系统，其特征在于：所述海水电解装置(3)包括海水脱盐预处理装置和电解水制氢电解槽，海水电解装置(3)通过海底电缆(2)从海上风电机组(1)输入电能。

4.根据权利要求1所述的利用海上风电制氢的地下油气藏储氢系统的调控计算方法，其特征在于：包括步骤如下：

(1)从选定海域的历史数据中获取连续的τ个离海平面h米日均风速数据，构成日均风速数据集V，然后根据海上风力发电机的风速-输出功率函数求得该海域的单台风力发电机日输出电功率集P，再根据风力发电机的日输出电功率集P、风力发电机的数量和工作时间求得风力发电场日发电量集W；

(2)引入系统日用电分配百分比集I，设置电解海水制氢的日用电占比为η_i，i表示第i天，压缩储气或采气提纯的日用电占比为1-η_i，并为η_i赋初值，其中，0η_i1，日用电分配百分比集I＝[η₁,η₂,......,η_τ]；

(3)根据风力发电机日发电量集W以及电解海水制氢的用电分配百分比集I，两者对应元素相乘求得电解制氢日耗电量集W_e，并结合法拉第定律求得系统日电解产氢量集Y；

(4)对日电解产氢量集Y内的τ个日电解产氢量元素求平均值，获得系统日氢气产能y_sd，然后将日电解产氢量集Y中的元素y_i减去日氢气产能y_sd，并判断：若结果非负则第i天进行压缩储气流程，若结果为负则第i天进行采气提纯流程；

(5)根据实际流程，计算压缩储气流程的日能耗w_c,i或采气提纯流程的日能耗w_p,i，并判断：若总能耗值w_e,i+w_c,i或w_e,i+w_p,i与风电机日发电量w_i相差小于ε，则当前用电分配比满足要求，输出日氢气产能y_sd和日储气或日采气量y_i-y_sd，并求出系统的平均氢气储产比ζ，即为表征系统氢气产出能力与调控能力的耦合指标，其中，w_e,i为第i天的电解制氢日耗电量集；若总能耗值w_e,i+w_c,i或w_e,i+w_p,i与风电机日发电量w_i相差不小于ε，则进入步骤(6)进一步判断；

(6)若总能耗值w_e,i+w_c,i或w_e,i+w_p,i大于等于风电机日发电量w_i，则当前用电分配比减小为原来的50％，若总能耗值w_e,i+w_c,i或w_e,i+w_p,i小于风电机日发电量w_i，则当前用电分配比增大为原来的150％，调整用电分配比完成后，返回步骤(4)进行迭代计算。