[发明专利]一种多能互补的船舶用全天候淡-热-电联供系统在审
申请号: | 202111401507.4 | 申请日: | 2021-11-19 |
公开(公告)号: | CN114142791A | 公开(公告)日: | 2022-03-04 |
发明(设计)人: | 彭超;顾海林;池作和;张光学;詹明秀;王进卿;祁照岗 | 申请(专利权)人: | 中国计量大学 |
主分类号: | H02S10/10 | 分类号: | H02S10/10;H02S10/12;H02S10/20;H02J3/32;H02J3/38;H02J7/35;F03B13/16;F03D9/10;F03D9/32;F25B30/06;H01M8/04029;H01M8/0656;C02F1/14;C02F103/08 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 多能 互补 船舶 全天候 电联供 系统 | ||
本发明提供了一种多能互补的船舶用全天候淡‑热‑电联供系统,将海上风能、太阳能和波浪能转化为电能并通过储能设备储存起来;通过海面波浪带动叶轮旋转,叶轮的机械能直接驱动高压泵为海水增压,高压海水泵入反渗透膜中进行淡化处理并通入淡水池储备起来;通过风‑光‑波发电系统提供电流输入,制淡系统提供淡水,借助电解槽电解水制备氢气和氧气并通过储气设备储存作为燃料电池的反应物;利用燃料电池工作时发出的电能和余热为船舶进行辅助供电以及供热。本发明充分发挥海上可再生能源优势,构建了大型船舶淡水、热能、电力一体化系统,实现了海上清洁能源协同利用,在远洋货轮、极地科考船等大型船舶上具有良好的应用前景。
技术领域
本发明涉及新能源技术领域,特别涉及一种多能互补的船舶用全天候淡- 热-电联供系统。
背景技术
进入21世纪以来,因大量使用传统化石能源导致全球生态危机越来越严 重,人类迫切需要改变传统燃料在世界能源体系中的支配地位,以减少碳排放, 应对气候变化。传统发电技术依靠将煤燃烧产生的化学能转化为机械能再转为 电能,这种发电技术碳排放量高,污染严重,已不能达到现有要求。
船舶电力系统常用的电源装置是柴油发电机组和蓄电池组。柴油燃烧发电 过程中产生大量温室气体、氮氧化物、硫氧化物和颗粒物不仅污染海上空气还 会有泄露污染海水的风险。随着″双碳″目标的提出,加上近年来柴油价格的 上涨,船舶行业亟需考虑使用清洁能源作为电力或动力来源。而海上风能、太 阳能、波浪能等可再生能源储量丰富,若能结合新能源发电技术,将海上弃风、 弃光和海浪充分利用,对保护海洋生态环境,降低船舶运营成本,促进我国环 境可持续发展有重要意义。
风能和太阳能是最具有代表性的两种可再生能源,使用风力发电机组和光 伏发电机组将风能和太阳能转化为电能一直是各国面对能源危机积极推广的发 电技术。随着科技水平的飞速发展,风力发电技术已经可以通过调节桨距和发 电机组功率转速的方式最大化捕获风能,光伏产业也开发出第三代钙钛矿太阳 能板,在发电功率和电能质量提高的同时成本也大大降低。
波浪能是海洋能的主要能源形态之一,在远离海岸线的海洋深处,海浪运 动会产生巨大的能量,如果能将海浪的动能及其他水面的波浪能带动叶轮转化 为机械能再转化成电能等其它能源,这对缓解能源危机和减少环境污染非常重 要,利用波浪能结合反渗透海水淡化技术还可以为船员提供淡水,是一条不错 的技术路线。
氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源,它可以作为燃料电池的反 应物也能作为氢能发动机的燃料。氢气制备有多种途径,其中通过可再生能源 的电力电解水产生氢气被称为″绿氢″技术,目前电解水的技术路线中,使用 PEM电解槽的系统能耗低、产物纯度高、操作温度低,其产出的氢气纯度可高 达99.9%,是目前″绿氢″生产的重要发展方向,很适合作为给燃料电池提供 氢气的设备。而质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种将氢气与空气或氧气经 催化后产生的化学能直接转化为电能的发电装置,具有比能量大、能量转率高、 工作温度低、零排放等优点。因此,PEMFC可作为船舶电力系统辅助发电装置 广泛应用,其运行过程中产生的热量还能通过储氢罐、热泵构成供热系统实现 热能梯级利用。
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