[实用新型]利用海上风电制氢的地下油气藏储氢系统

说明书

本实用新型提供一种利用海上风电制氢的地下油气藏储氢系统，属于海上风能利用技术领域。该系统包括海上风电机组、海水电解装置、氢气压缩设备、氢气解压设备、氢气提纯设备、注/采气井，油气藏储库和氢气输出设备，调控时，首先求得风力发电场日发电量集，然后引入系统日用电分配百分比集，并求得电解制氢日耗电量集和系统日电解产氢量集；计算系统日氢气产能，将日电解产氢量减去日氢气产能，并进行判断，最后计算压缩储气流程的日能耗，经迭代计算，输出日氢气产能和日储气量，并求出系统的平均氢气储产比。该系统能够有效解决目前海上风电输出不稳定、浪费严重，储能成本高、储量低的痛点，实现能源高效利用和稳定输出。

技术领域

本实用新型涉及海上风能利用技术领域，特别是指一种利用海上风电制氢的地下油气藏储氢系统。

背景技术

在海上风能利用和氢能开发的过程中，由于海上风能具有逐时性、不稳定的特点，海上风能产生的电能在时间维度上具有明显的峰谷特征，不仅不适合于并网供电，更容易造成弃风弃电的能源浪费现象。对海上风力生产的电能进行储蓄调峰是解决上述问题的有效方法。另外，氢能不仅是一种清洁无污染、高能量密度的能源，还是一种良好的储能载体，将海上风电以氢能的形式进行储蓄，能实现能源高效利用和稳定输出，以及环境有效保护。相比起传统的储气罐储气以及目前借助有机液体的海上储氢方式，地下储气库储气空间大，能够满足海上风电制氢的大量储存需求。具体来看，海底油气藏储气不仅安全性高，还能节省大量的储气材料，是一种理想的氢气地下储存方式。此外，相比起抽水蓄能和氢气液化存储，海底废弃油气藏储氢还能节省大量的工程建设和经济成本支出。

常规的能源系统的效率或产能可根据已知的初始值直接计算得到。然而，对于海上风电制氢地下油气藏储氢系统，由于发电机组生产的电能除了供给海水电解制氢设备外，还供给注气压缩(采气提纯)设备使用。这其中存在一个用电分配比的问题，且该分配比未知，意味着系统的产能和储(采)气量无法直接计算求得，需要通过迭代循环过程计算求解。迭代求解法是一种不断用变量的旧值递推新值，最终得到满足实际条件的解的过程。利用迭代求解法，以天为最小时间步长，能够解决由于系统用电分配百分比未知造成的计算困难，有助于方便、快速、准确地调控海上风电制氢地下油气藏储氢系统的日氢气产能与日储(采)气量。

系统产能和储(采)气数量是项目方关心的两个重要参数。然而，目前针对能源系统的计算方法基本只关注于其中一个指标，无法全面地反映系统的调控能力和产出能力。一套综合考虑系统日氢气产能和日储(采)气量的计算方法，能为项目方提供判断系统调控能力和产出能力优劣的参考指标。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种利用海上风电制氢的地下油气藏储氢系统。

该系统包括海上风电机组、海水电解装置、氢气压缩设备、氢气解压设备、氢气提纯设备、注/采气井，油气藏储库和氢气输出设备，氢气输出设备包括运氢船和氢气管网，海上风电机组通过海底电缆与海水电解装置、氢气压缩设备和氢气提纯设备相连，海水电解装置、氢气压缩设备、氢气解压设备、氢气提纯设备设置在海洋底部，海水电解装置通过输氢管道连接氢气压缩设备，氢气压缩设备通过输氢管道连接缓冲罐，缓冲罐和氢气解压设备之间设置三通阀，氢气解压设备通过输氢管道连接氢气提纯设备，氢气提纯设备连接氢气管网，三通阀设置在注/采气井的井入口，注/采气井开在海床上，海床底部设置油气藏储库，油气藏储库连通注/采气井，油气藏储库上部设置氢气储库上覆盖层岩石，油气藏储库下部设置氢气储库底层岩石，用以维持储库的压力和良好的气密性。

其中，海上风电机组按照矩形或圆形排列，受风电机叶片长度以及尾流效应的影响，各风电机之间的半径距离为800-1000米，各风电机的型号相同。

海水电解装置包括海水脱盐预处理装置和电解水制氢电解槽，海水电解装置通过海底电缆从海上风电机组输入电能。

该系统的调控计算方法，包括步骤如下：