[实用新型]一种基于电吸附脱盐技术的海上风电制氢系统

说明书

本实用新型公开了一种基于电吸附脱盐技术的海上风电制氢系统，海上风力发电场的输出端与功率分配器的输入端相连接，功率分配器的输出端与电网及AC/DC整流器的输入端相连接，AC/DC整流器的输出端与电解制氢装置的电源接口相连接，电解制氢装置的氢气出口与储氢系统相连通，电解制氢装置的氧气出口与氧气分离器的入口相连通，氧气分离器的氧气出口与氧气储罐相连通，氧气分离器的出水口与排水储罐的入口相连通，排水储罐的出口及海水输入管道与电吸附脱盐装置的入口相连通，电吸附脱盐装置的出口与补水储罐的入口相连通，补水储罐的出口与电解制氢装置的入口相连通，该系统能够将海水脱盐与电解制氢相结合实现可再生风电的离岸就地消纳。

技术领域

本实用新型属于氢能源领域，涉及一种基于电吸附脱盐技术的海上风电制氢系统。

背景技术

随着气候变化、全球变暖问题日益加重，世界各国都开始积极减少碳排放、降低化石能源使用比例，发展清洁、可再生能源。我国同样加快了能源结构转型的步伐，近年来以风电和光伏为主的可再生能源发电发展迅猛。由于陆上优质风电场的日益减少，中国的海上风电发展逐步进入“加速期”。然而迅猛发展的背后也会伴随着各国海上风电产业面临的同样窘境，滞后的电网建设速度无法满足迅速扩张的电力外送需求，最终将会导致大规模弃风、弃电现象的出现。通过改变外送并网的单一应用模式，通过海上风电与高载能产业直接耦合，将并网与储能结合能够有效解决上述难题。其中氢能具有清洁高效的特点，被认为是未来最有潜力的能源载体。海上风电制氢能够就地消纳弃风、弃电，平衡电网中电力供需关系，为海上风电发展提供了可行的思路。

目前商业化电解制氢技术包括碱性电解水制氢和质子交换膜电解水制氢，两种技术都需要以纯水作为电解原料。离岸海上风电场缺乏纯水供应，限制了电解制氢技术的应用。反渗透、电渗析等海水淡化能够就地生产纯水，但其高昂的设备投资和复杂的工艺流程将会大幅增加制氢成本，削弱氢储能的经济效益。直接电解海水制氢技术可以有效规避纯水供应难题，但海水中含有高浓的Cl^-、Mg²⁺、Ca²⁺会导致严重的制氢设备腐蚀和效率衰减问题。电吸附技术能够在电场力的作用下将海水中的离子吸附分离出来，而得到浓度较低的产品水。处理过程对原水品质近乎没有要求，循环运行的稳定性好，在施加较低外加电压条件下就能实现低能耗海水脱盐。采用经电吸附脱盐后的稀释海水作为电解制氢的原料，能够有效解决上述直接电解海水制氢的技术问题。

目前风电制氢技术主要用于陆上风电厂弃风消纳，受限于纯水补给问题，针对海上风电场氢储能的制氢技术至今尚未见报道。因此，本领域需要开发一种基于电吸附脱盐技术的海上风电制氢系统，将海水脱盐和电解制氢相结合实现可再生风电的离岸就地消纳。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于电吸附脱盐技术的海上风电制氢系统，该系统能够将海水脱盐与电解制氢相结合实现可再生风电的离岸就地消纳。

为达到上述目的，本实用新型所述的基于电吸附脱盐技术的海上风电制氢系统包括海上风力发电场、功率分配器、电网、AC/DC整流器、电解制氢装置、氢气分离器、氢气储罐、氧气分离器、氧气储罐、排水储罐、海水输入管道、电吸附脱盐装置及补水储罐；

海上风力发电场的输出端与功率分配器的输入端相连接，功率分配器的输出端与电网及AC/DC整流器的输入端相连接，AC/DC整流器的输出端与电解制氢装置的电源接口相连接，电解制氢装置的氢气出口经氢气分离器与氢气储罐相连通，电解制氢装置的氧气出口与氧气分离器的入口相连通，氧气分离器的氧气出口与氧气储罐相连通，氧气分离器的出水口与排水储罐的入口相连通，排水储罐的出口及海水输入管道与电吸附脱盐装置的入口相连通，电吸附脱盐装置的出口与补水储罐的入口相连通，补水储罐的出口与电解制氢装置的入口相连通。

还包括冷却器及循环泵，其中，循环泵的入口与氧气分离器的出水口相连通，循环泵的出口经冷却器与电解制氢装置的入水口相连通。