[发明专利]一种海上离网型超导风电制备液氢的方法及装置

说明书

本发明公开了一种海上离网型超导风电制备液氢的方法及装置，本发明方法包括基于海上离网型超导风电机组输出的电能将海水电解获得氢气、将氢气液化为制备得到的液氢，并将一部分液氢输出作为海上离网型超导风电机组的制冷剂；本发明的装置包括制液平台、海上离网型超导风电机组、海水电解单元、氢气液化单元以及液氢储存单元，海水电解单元、氢气液化单元的电源端与海上离网型超导风电机组的输出端相连，氢气液化单元与海上离网型超导风电机组冷却剂输入端相连。本发明能够利用超导风机的发电实现超导风机冷却、液氢两者兼顾，有效解决海上风机面临的扩容问题，同时解决远海风场的电能储存、传输以及并网的问题。

技术领域

本发明涉及风力发电开发技术，具体涉及一种海上离网型超导风电制备液氢的方法及装置。

背景技术

目前海上风电发展迅速，未来海上风电制氢系统风电机组单机容量大，导致单机运输与吊装成本高。超导风力发电机的功率密度高、体积与重量可降到传统电机的一半以下，可以从根本上解决海上风机面临的扩容难题。化石燃料制氢与工业副产物制氢凭借较低的成本占据制氢结构的主体地位，其中甲烷水蒸气重整(SMR)是工业上最为成熟的制氢技术，约占世界制氢量的70％，但制氢过程会产生大量二氧化碳。随着海上风力发电的价格持续下降，通过风机发电进行电解水制氢可大幅降低电解水制氢的成本，且制氢过程为碳中性。

海上风能的发电时间与发电量很难与需求侧相匹配，需要大规模的能量级储能系统；对于深远海风场而言，海底电缆成本极高，且面临稳定性与可靠性问题；风能的强随机性、波动性和间歇性将加剧海上风电场对大电网的冲击。将风机发出的电能转化为液氢，并通过船舶运输的方式将液氢运回岸上，较之于价格昂贵的海底电缆与电池储能系统而言，可低成本地解决超大规模远海风场的电能储存、传输以及上网等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种海上离网型超导风电制备液氢的方法及装置，本发明能够利用超导风机的发电实现超导风机冷却、液氢两者兼顾，有效解决海上风机面临的扩容问题，同时解决远海风场的电能储存、传输以及并网的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明提供一种海上离网型超导风电制备液氢的方法，包括在海上超导风电平台上，基于海上离网型超导风电机组输出的电能将海水电解获得氢气、将氢气液化为制备得到的液氢，并将一部分液氢输出作为海上离网型超导风电机组的制冷剂。

本发明提供一种用于应用前述海上离网型超导风电制备液氢的方法的海上离网型超导风电制备液氢的装置，包括：

制液平台，用于作为支撑平台；

海上离网型超导风电机组，用于风力发电；

海水电解单元，用于将海水电解获得氢气；

氢气液化单元，用于将氢气液化为液氢；

液氢储存单元，用于存储制备得到的液氢；

所述海水电解单元、氢气液化单元、液氢储存单元三者依次相连且分别布置在制液平台上，所述海水电解单元、氢气液化单元的电源端分别与海上离网型超导风电机组的电源输出端相连，且所述氢气液化单元的输出端或液氢储存单元的输入端与海上离网型超导风电机组的冷却剂输入口相连以将液氢输出作为海上离网型超导风电机组的制冷剂。

可选地，所述海水电解单元包括相互连接得到海水淡化组件和电解水制氢组件，所述海水淡化组件包括依次相连的海水泵、多级过滤部件、增压泵和反渗透过滤部件，所述反渗透过滤部件的输出端包括淡水出口和盐水出口，所述盐水出口还连接有能量回收装置以回收反渗透过滤部件的盐水出口所排出高压盐水的动能，所述海水泵、增压泵与海上离网型超导风电机组的电源输出端相连。