CN211170914U - 一种直接利用深远海海上风电的制氢系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种直接利用深远海海上风电的制氢系统，涉及海上风电技术利用的技术领域；其技术要点包括：风力发电系统、制氢设备以及气体储存系统以及漂浮于海面上的浮台，所述浮台的底部连接有固定缆绳，所述固定缆绳远离所述浮台的一端固定于海底桩基上；所述风力发电系统包括漂浮式风电机组以及与所述漂浮式风电机组通过电缆相连的变压站；所述制氢设备为安装于所述浮台的箱式制氢设备；所述气体储存系统包括氧气加压泵、氢气加压泵、驳船以及设置于所述驳船上的氢气储罐和氧气储罐，所述氧气加压泵与所述氧气储罐通过管道相连，所述氢气加压泵与所述氢气储罐也通过管道相连。本实用新型可解决目前深、远海电力因输送难而浪费的问题。

Description

一种直接利用深远海海上风电的制氢系统
技术领域
本实用新型涉及海上风电的技术领域，尤其是涉及一种直接利用深远海海上风电的制氢系统。
背景技术
氢是重要的工业原料，又是未来的能源，也是最清洁的燃料，具有广泛的应用前景。目前，氢的主要来源有两个：化石能源重整和水电解。其中，化石能源重整制氢是最主要的来源，占比约97%；而电解水制氢立足于未来碳中性甚至负碳，被各界寄予厚望，但是其核心在于电力来源。
我国具有较长的海岸线及广阔的海洋面积，为我国发展发展海上风电提供了良好的自然条件。目前，全球以发展近海风电为主，而远海具有更丰富的风能资源，是世界各国竞逐之地。原因一是：远海风速更大、更稳定，可以确保风机更高效的运转；原因二是：远海远离港口和航线，具有更广阔的空间发展风电；故深远海风电具有更广阔的前景。
现有的，专利公告号为CN206232821U的中国实用新型专利公开了一种简易型的风电制氢装置，包括简易型风力发电机组、储能分配装置、风电制氢装置；所述的风电制氢装置上设有电解水电解槽，所述的电解水电解槽，左侧设有阳极电极、中间设有隔板、右侧设有阴极电极，阳极电极上安装一个椭球形氢侧分离器，氢侧分离器左端接一个氢侧压力平衡器，氢侧压力平衡器的下端安装一个矩形的氢侧平衡箱，氢侧平衡箱的下端安装一个储氢罐，完成风电机电解水制氢、制氧，并存储高效、优质、便捷的氢气。
但是，上述现有技术中的风电制氢装置不能直接应用于深、远海风电工程，如果应用深、远海的风电能电解制氢时，则需要面临电力的输送问题，而目前难以建立距离较远的远海电力输送系统，从而无法充分利用深远海的风电，浪费了深远海的风电。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种直接利用深远海海上风电的制氢系统，解决目前深、远海电力因输送难而浪费的问题。
本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种直接利用深远海海上风电的制氢系统，包括风力发电系统、制氢设备以及气体储存系统，还包括漂浮于海面上的浮台，所述浮台的底部连接有固定缆绳，所述固定缆绳远离所述浮台的一端固定于海底桩基上；所述风力发电系统包括漂浮式风电机组以及与所述漂浮式风电机组通过电缆相连的变压站，所述漂浮式风电机组的底部也连接有固定缆绳，所述固定缆绳远离所述漂浮式风电机组的一端固定于海底桩基上，而所述变压站设置于所述浮台上用于为所述制氢系统供电；所述制氢设备为箱式制氢设备，所述箱式制氢设备安装于所述浮台的上表面；所述气体储存系统包括与所述箱式制氢设备的出氧端相连通的氧气加压泵、与所述箱式制氢设备的出氢端相连通的氢气加压泵、漂浮于海面上的驳船以及设置于所述驳船上的氢气储罐和氧气储罐，所述氧气加压泵的出气端与所述氧气储罐通过管道相连，所述氢气加压泵的出气端与所述氢气储罐也通过管道相连。
通过采用上述技术方案，浮台通过固定缆绳限位漂浮在海面上，为制氢系统和必要的设备提供安全稳定的场地；漂浮式风电机组将海上丰富的风能转化成电能；箱式制氢设备利用电能电解为氢气和氧气；电解产生的氢气和氧气经加压采用储罐储存，储满后并由拖船将驳船上的储罐运至陆地码头；该系统将深远海风电场与海上制氢平台有机的结合起来，可以直接将电能转化为氢能，避免了风电的远距离的传输问题，为发展深远海风电提供了很好的解决方法。
本实用新型进一步设置为：所述浮台为钢制浮台或混凝土制浮台，所述浮台的内部呈空心设置。
通过采用上述技术方案，浮台采用钢制浮台或者混凝土制浮台，有利于提高浮台的荷载；另外，浮台的内部呈空心设置，有利于降低浮台的自重，使浮台容易漂浮在水面上。
本实用新型进一步设置为：所述浮台的底部设置有调节舱，所述调节舱设置有进水管与排水管，所述排水管连接有排水泵。
通过采用上述技术方案，浮台的底部设置调节舱，通过调节调节舱内的水位，从而实现浮台漂浮高度的调节，有利于提高浮台抵抗风浪的能力。
本实用新型进一步设置为：所述浮台包括若干模块单元，相邻两个所述模块单元拼接相连。
通过采用上述技术方案，浮台包括若干模块单元，首先在陆地采用钢铁或混凝土制造若干模块单元，然后将模块单元通过船舶运输至目标海域，在目标海域对模块单元进行拼接，以使若干模块单元相互连接形成浮台，具有便于运输浮台的效果。
本实用新型进一步设置为：相邻两个所述模块单元之间连接有连接件，所述连接件包括位于相邻两个所述模块单元之间的连接板以及垂直设置于所述连接板相对两侧的护板；其中，相邻两个所述模块单元靠近所述连接板的一侧分别开设有插接槽，所述连接板与所述插接槽平行的一侧分别插接于相邻两个所述插接槽中；而所述护板的长度方向与所述插接槽的长度方向相垂直，所述护板与相邻的两个所述模块单元相抵；另外，所述模块单元穿设有将所述连接板固定于相邻两个所述模块单元的第一锁定件，所述护板穿设有将所述护板固定于所述模块单元的第二锁定件。
通过采用上述技术方案，相邻两个模块单元之间通过连接件连接，连接件包括连接板以及护板，连接板位于相邻两个模块单元之间，且与相邻两个模块单元通过插接实现定位，且模块单元与连接板的插接处设置有第一锁定件，第一锁定件同时穿过模块单元与连接板，从而将连接板限位在相邻两个模块单元之间；护板与连接板相垂直，护板抵接于相邻两个浮台单元的外侧壁，且护板沿其长度方向设置有第二锁定件，第二锁定件同时穿过护板与模块单元，有利于对相邻两个模块单元进行加固。
本实用新型进一步设置为：所述第一锁定件沿所述连接板的长度方向均布设置，所述第二锁定件沿所述护板的长度方向均布设置。
通过采用上述技术方案，第一锁定件沿连接板的长度方向均布设置有多个，而第二锁定件沿护板的长度方向均布设置有多个，有利于提高相邻两个模块单元之间的稳定性。
本实用新型进一步设置为：所述第一锁定件与所述第二锁定件均为锁定螺栓，所述锁定螺栓同时穿过所述模块单元与所述连接件。
通过采用上述技术方案，第一锁定件与第二锁定件均为锁定螺栓，具有便于操作的效果。
本实用新型进一步设置为：所述锁定螺栓的外周侧设置有防腐层。
通过采用上述技术方案，由于海水中具有大量的游离氯离子，容易对锁定螺栓造成腐蚀，导致相邻两个模块单元的连接稳定性变差；故在锁定螺栓的外周侧设置防腐层，有利于提高锁定螺栓的使用寿命。
综上所述，本实用新型的有益技术效果为：浮台通过固定缆绳限位漂浮在海面上，为制氢系统和必要的设备提供安全稳定的场地；漂浮式风电机组将海上丰富的风能转化成电能；箱式制氢设备利用电能电解为氢气和氧气；电解产生的氢气和氧气经加压采用储罐储存，储满后并由拖船将驳船上的储罐运至陆地码头；该系统将深远海风电场与海上制氢平台有机的结合起来，可以直接将电能转化为氢能，避免了风电的远距离的传输问题，为发展深远海风电提供了很好的解决方法。
附图说明
图1是本实施例中制氢系统的整体结构示意图；
图2是本实施例中调节舱的剖视图；
图3是本实施例中浮台的俯视图；
图4是本实施例中浮台的剖视图。
图中，1、浮台；11、模块单元；111、插接槽；2、漂浮式风电机组；3、变压站；4、固定缆绳；5、箱式制氢设备；51、氧气加压泵；52、氢气加压泵；53、驳船；54、氢气储罐；55、氧气储罐；6、调节舱；61、进水管；62、排水管；63、排水泵；7、连接件；71、连接板；72、护板；73、第一锁定件；74、第二锁定件。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
本实施例：参照图1，为本实用新型公开的一种直接利用深远海海上风电的制氢系统，包括浮台1、风力发电系统、制氢设备以及气体储存系统。其中，浮台1的底部固定连接有固定缆绳4，固定缆绳4远离浮台1的一端与海底的桩基固定连接，以防浮台1四处飘荡。另外，浮台1呈空心设置，以降低浮台1的自重，使浮台1容易漂浮在海面上，且浮台1由钢铁或混凝土制成，使浮台1具有较大的荷载。
风力发电系统包括漂浮式风电机组2和变压站3。其中，漂浮式风电机组2的底部也设置有固定缆绳4，固定缆绳4远离漂浮式风电机组2的一端与海底的桩基固定连接，以防漂浮式风电机组2四处飘荡。本实施例中，漂浮式风电机组2可采用现有已成熟的技术，如单桩式、张力腿式或半潜式等漂浮式风电。另外，变压站3安装于浮台1上，变压站3为常用变压系统，且变压站3与漂浮式风电机组2通过电缆相连，用于将漂浮式风电机组2产生的电能改变为制氢设备可以利用的电压，并提供稳定的电压输出。
本实施例中，制氢设备为箱式制氢设备5，且箱式制氢设备5与变压站3通过电缆相连，从而利用电能将海水电解以产生氢气和氧气，并使氢气和氧气进行分离，然后再对氢气、氧气进行洗涤，洗涤完成后分别对氢气和氧气进行气液分离，最后经冷却处理输出产品氢气和氧气。
气体储存系统包括氧气加压泵51、氧气储罐55、氢气加压泵52与氢气储罐54。其中，氧气加压泵51与氢气加压泵52安装于浮台1的一侧，且氧气加压泵51的进气端与箱式制氢设备5的出氧端通过管道连通，氢气加压泵52的进气端与箱式制氢设备5的出氢端通过管道连通。另外，氧气加压泵51的出气端与氧气储罐55相连，氢气加压泵52的出气端与氢气储罐54相连，以将箱式制氢设备5产生的氢气输送至氢气储罐54，并将箱式制氢设备5产生的氧气输送至氧气储罐55。另外，氢气储罐54以及氧气储罐55均位于驳船53上，当氢气储罐54储满氢气后，用于放置氢气储罐54的驳船53将氢气储罐54运至大陆；当氧气储罐55储满氧气后，用于放置氧气储罐55的驳船53将氧气储罐55运至大陆。
参照图2，另外，本实例中，浮台1的底部固定设置有调节舱6，调节舱6设置有进水管61与排水管62，排水管62与排水泵63相连。通过调节调节舱6内的水位，来达到调节模块浮台1的出水高度，有利于增强浮台1的抗风浪能力。
参照图3和图4，为便于运输浮台1，浮台1包括若干拼接而成的模块单元11，首先在陆地采用钢铁或混凝土制造若干模块单元11，然后将模块单元11通过船舶运输至目标海域，在目标海域对模块单元11进行拼接，以使若干模块单元11相互连接形成浮台1。
本实施例中，相邻两个浮台1单元之间设置有连接件7。连接件7呈“工”字形，且连接件7包括连接板71以及两个护板72。其中，连接板71位于相邻两个模块单元11之间，且相邻两个模块单元11靠近连接件7的一侧分别设置有插接槽111，连接板71靠近插接槽111的一侧插接于插接槽111中，从而实现将相邻两个模块单元11的定位。另外，护板72垂直连接板71设置，两个护板72位于浮台1相对的两侧，护板72的长度方向与插接槽111的长度方向相垂直，且护板72与相邻的两个模块单元11相抵。
为限制连接件7从相邻两个模块单元11之间脱离，模块单元11穿设有将连接件7限位于相邻两个模块单元11之间的锁定件。锁定件包括第一锁定件73与第二锁定件74，第一锁定件73沿插接槽111的长度方向均布设置有若干个，且第一锁定件73同时穿过模块单元11与连接板71。第二锁定件74沿护板72的长度方向设置有若干个，且第二锁定件74同时穿过护板72和模块单元11。本实施例中，第一锁定件73与第二锁定件74均为锁定螺栓，锁定螺栓的外周侧设置有防腐层。
本实施例的实施原理为：若干模块拼接相连可在海面上组建成大型浮台1，为制氢系统和必要的设备提供安全稳定的场地；漂浮式风电机组2将海上丰富的风能转化成电能；箱式制氢设备5利用电能电解为氢气和氧气；电解产生的氢气和氧气经加压采用储罐储存，储满后并由拖船将驳船53上的储罐运至陆地码头。
本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种直接利用深远海海上风电的制氢系统，包括风力发电系统、制氢设备以及气体储存系统，其特征在于：还包括漂浮于海面上的浮台(1)，所述浮台(1)的底部连接有固定缆绳(4)，所述固定缆绳(4)远离所述浮台(1)的一端固定于海底桩基上；
所述风力发电系统包括漂浮式风电机组(2)以及与所述漂浮式风电机组(2)通过电缆相连的变压站(3)，所述漂浮式风电机组(2)的底部也连接有固定缆绳(4)，所述固定缆绳(4)远离所述漂浮式风电机组(2)的一端固定于海底桩基上，而所述变压站(3)设置于所述浮台(1)上用于为所述制氢系统供电；
所述制氢设备为箱式制氢设备(5)，所述箱式制氢设备(5)安装于所述浮台(1)的上表面；
所述气体储存系统包括与所述箱式制氢设备(5)的出氧端相连通的氧气加压泵(51)、与所述箱式制氢设备(5)的出氢端相连通的氢气加压泵(52)、漂浮于海面上的驳船(53)以及设置于所述驳船(53)上的氢气储罐(54)和氧气储罐(55)，所述氧气加压泵(51)的出气端与所述氧气储罐(55)通过管道相连，所述氢气加压泵(52)的出气端与所述氢气储罐(54)也通过管道相连。
2.根据权利要求1所述的一种直接利用深远海海上风电的制氢系统，其特征在于：所述浮台(1)为钢制浮台或混凝土制浮台，所述浮台(1)的内部呈空心设置。
3.根据权利要求1所述的一种直接利用深远海海上风电的制氢系统，其特征在于：所述浮台(1)的底部设置有调节舱(6)，所述调节舱(6)设置有进水管(61)与排水管(62)，所述排水管(62)连接有排水泵(63)。
4.根据权利要求1所述的一种直接利用深远海海上风电的制氢系统，其特征在于：所述浮台(1)包括若干模块单元(11)，相邻两个所述模块单元(11)拼接相连。
5.根据权利要求4所述的一种直接利用深远海海上风电的制氢系统，其特征在于：相邻两个所述模块单元(11)之间连接有连接件(7)，所述连接件(7)包括位于相邻两个所述模块单元(11)之间的连接板(71)以及垂直设置于所述连接板(71)相对两侧的护板(72)；其中，相邻两个所述模块单元(11)靠近所述连接板(71)的一侧分别开设有插接槽(111)，所述连接板(71)与所述插接槽(111)平行的一侧分别插接于相邻两个所述插接槽(111)中；而所述护板(72)的长度方向与所述插接槽(111)的长度方向相垂直，所述护板(72)与相邻的两个所述模块单元(11)相抵；另外，所述模块单元(11)穿设有将所述连接板(71)固定于相邻两个所述模块单元(11)的第一锁定件(73)，所述护板(72)穿设有将所述护板(72)固定于所述模块单元(11)的第二锁定件(74)。
6.根据权利要求5所述的一种直接利用深远海海上风电的制氢系统，其特征在于：所述第一锁定件(73)沿所述连接板(71)的长度方向均布设置，所述第二锁定件(74)沿所述护板(72)的长度方向均布设置。
7.根据权利要求5所述的一种直接利用深远海海上风电的制氢系统，其特征在于：所述第一锁定件(73)与所述第二锁定件(74)均为锁定螺栓，所述锁定螺栓同时穿过所述模块单元(11)与所述连接件(7)。
8.根据权利要求7所述的一种直接利用深远海海上风电的制氢系统，其特征在于：所述锁定螺栓的外周侧设置有防腐层。
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