CN215904702U - 一种基于风电的海上制氢制甲醇储舱平台 - Google Patents

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孙凯强
张义明
孙强
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Abstract

一种基于风电的海上制氢制甲醇储舱平台，有漂浮于海上的浮式平台，在浮式平台甲板下方设置有甲醇燃料发电模块、配电模块、甲醇储舱和二氧化碳储舱。浮式平台甲板上方设置有海水淡化装置、电解制氢模块、二氧化碳捕捉模块、制甲醇模块，海水淡化装置、电解制氢模块、制甲醇模块、二氧化碳储舱通过管路顺次连接，二氧化碳捕捉模块伸出的支管路与制甲醇模块连接。配电模块一端分别与甲醇燃料发电模块、风力电网相连，另一端与海水淡化装置、电解制氢模块、二氧化碳捕捉模块、制甲醇模块相连接。利用海上核能制甲醇，可以高效利用核能和风能产生的电力，可以高负荷运行，合理有效地利用电能在海上制甲醇，达到全程零碳排放。

Description

一种基于风电的海上制氢制甲醇储舱平台
技术领域
本发明涉及船舶建造及设计领域，具体涉及以风能为动力，在海上既可以制甲醇又可以储存甲醇的平台。
背景技术
现有的绝大多数内能发动机都采用化石能源作为燃料，会将大量的碳释放到大气当中，现有的化石能源无法实现零碳排放，作为实现碳减排和碳中和路线图和目标能源，核动力是理想的清洁能源之一。
陆上建设制甲醇合成工厂，受到用地、选址和投资等诸多因素限制，而海上浮式制氢和氨合成及液化储存平台，可以实现分布式、小型化、低风险的清洁燃料来源和供给。
海上风力电网依托天然的风力资源，有发电量大的优势，制甲醇生产储存平台作业需要大量电能，可利用风力电网的闲置电能。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种基于风力电网的海上制甲醇储舱平台，旨在达到在海上可利用风电进行制甲醇的目的，其所采用的技术方案是：
一种基于风电的海上制氢制甲醇储舱平台，有漂浮于海上的浮式平台，在浮式平台一端、浮式平台甲板下方设置有甲醇燃料发电模块和配电模块，配电模块一端通过管路分别与甲醇燃料发电模块、风力电网相连接，浮式平台甲板下方还设置有二氧化碳储舱和甲醇储舱。
浮式平台甲板上方设置有海水淡化装置、电解制氢模块、制甲醇模块、二氧化碳捕捉模块，海水淡化装置、电解制氢模块、制甲醇模块、甲醇储舱通过管路顺次连接，空气制氮模块伸出的支管路与二氧化碳捕捉模块连接，二氧化碳捕捉模块与二氧化碳储舱相连接，配电模块另一端通过管路分别与海水淡化装置、电解制氢模块、制甲醇模块、二氧化碳捕捉模块连接。
上述一种基于风电的海上制氢制甲醇储舱平台，更进一步地，配电模块和风力电网之间连接有变电站，电缆依次将配电模块、变电站、风力电网连接。
上述一种基于风电的海上制氢制甲醇储舱平台，更进一步地，浮式平台通过系泊装置停泊在作业位置。
上述一种基于风电的海上制氢制甲醇储舱平台，更进一步地，发电模块、配电模块设置在浮式平台甲板下方的舱室内。
上述一种基于风电的海上制氢制甲醇储舱平台，更进一步地，在浮式平台甲板上方、远离核动力装置一侧，设置有办公生活楼。
上述一种基于风电的海上制氢制甲醇储舱平台，更进一步地，海水淡化装置是蒸发式或反渗透式淡化装置。
上述一种基于风电的海上制氢制甲醇储舱平台，更进一步地，二氧化碳捕捉模块带有增压设备，二氧化碳捕捉模块将捕捉到的二氧化碳通过增压设备供给到制甲醇模块内。
上述一种基于风电的海上制氢制甲醇储舱平台，更进一步地，风力电网是海上风力电网或陆地风力电网。
上述一种基于风电的海上制氢制甲醇储舱平台，更进一步地，甲醇燃料发电模块是甲醇燃料电池。
海上风电作为清洁能源，减少了对陆地资源的占用，本发明开创性的提出了在海上，尤其是接近于海上风力电网附近，高效利用风能制甲醇，可以利用海上风力电网或陆地上的风能电网，灵活运用，并且带有甲醇储舱，利用甲醇存储的便利性，为陆海空交通工具提供燃料供给，通过“风电+燃料电池”制氢制甲醇实现全生产过程的零碳排放，实现碳减排和碳中和。
本发明的这种海上制甲醇生产储存平台利用风力电网与甲醇燃料电池相结合作为电力来源，甲醇燃料电池可以抵消风力电网发电不均匀，所引起的为平台供电负荷不均匀的问题，并作为应急状态下的电力来源。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是浮式平台作业流程图；
图3是浮式平台电力流程图；
其中：1-浮式平台、2-风力电网、3-配电模块、4-电解制氢模块、5-二氧化碳捕捉模块、6-制甲醇模块、7-二氧化碳储舱、8-甲醇储舱、9-甲醇燃料发电模块、10-办公生活楼、11-电缆、12-变电站、13-系泊装置。
具体实施方式
实施例1
结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，基于风电的海上制甲醇储舱平台，有漂浮在海面上的浮式平台1，浮式平台通过系泊装置13固定在预定作业位置。在浮式平台的甲板下方设置有甲醇燃料发电模块9、配电模块3、甲醇储舱8、二氧化碳储舱7，甲醇燃料发电模块是甲醇燃料电池，甲醇储舱与二氧化碳储舱并排设置。甲醇燃料发电模块和配电模块设置在甲板下方的舱室内，减少海洋盐水雾对电气系统的腐蚀影响。二氧化碳储舱和甲醇储舱并列设置在甲板下方，一方面可有效利用甲板下方空间，充分利用平台容积尽可能多的储存甲醇和二氧化碳，另一方面有利于浮式平台的平稳性。在浮式平台远离核动力装置的一端，在浮式平台甲板上方设置有办公生活楼10。
浮式平台甲板上方设置有海水淡化装置(图中未显示)、电解制氢模块4、二氧化碳捕捉模块5、制甲醇模块6，将上述各模块设置在甲板上方，符合海上作业平台通风等系列要求，有利于满足海上作业时安全。通过管路将海水淡化装置、电解制氢模块、制甲醇模块、甲醇储舱顺次连接，制甲醇模块伸出有支管路与二氧化碳捕捉模块连接，二氧化碳捕捉模块还与二氧化碳储舱相连通。
如图2所示，海水经由海水淡化装置处理后，形成的淡水进入电解制氢模块，电解制氢模块将水电解成氢气与氧气。海水淡化装置可使用蒸发式或反渗透式等模式单一或相结合的方式生产淡水，将海水中的水和盐充分分离，盐水排出舷外，生产的淡水储存备用。电解制氢模块采用电解的方式把水分子分解为氢气和氧气(主要的原理如下：阴极：4H2O+4e-＝2H2+4OH-，阳极：4OH--4e-＝O2+2H2O，总反应式：4H2O＝2H2+O2)。其中，氢气可通过增设中间储罐临时储存备用，也可通过增压设备供给到制氨模块中直接作为原料，氧气可以释放到大气之中。
生成的氢气被送入制甲醇模块，在制甲醇模块内，氢气与二氧化碳相反应形成甲醇，二氧化碳是通过二氧化碳捕捉模块对空气中的二氧化碳进行捕捉，捕捉到的二氧化碳可以存储在二氧化碳储舱内，也可以通过增压器输送至制甲醇模块内(甲醇合成的原理：使用电能将甲醇合成炉加热，将氢气和二氧化碳通入甲醇合成炉中，在催化剂的作用下氢气和二氧化碳反应生成甲醇)。
本发明的这种海上制甲醇储舱平台，利用甲醇燃料电池及风能产生电力，对各模块进行供电，保证海上制甲醇储舱平台进行作业。如图3所示，甲醇燃料发电模块与配电模块相连接，配电模块将产生的电能输送至各模块，保证海上制甲醇储舱平台的正常作业。配电模块通过电缆11还连接有变电站12，配电模块通过变电站与海上或陆地上的风力电网连接，通过风力电网对海上制甲醇储舱平台上的各模块提供电力，保证海上制甲醇储舱平台的正常作业。本发明带有的配电模块通过变电站与风力电网连接，配电模块也可以对风力电网提供电力。本发明的这种海上制氢制氨储舱平台通过甲醇燃料电池与风力电网相结合，对各模块输送电力。本发明采用风力电网输送电力，利用风力电网充足电力资源的同时，风力电网与甲醇燃料电池相结合，可消除风力电网发电、用电不均匀导致为平台供电负荷不均匀的问题。海上制甲醇储舱平台采用电能作为作业驱动能源，电能来源为甲醇燃料电池及风力电网，通过“燃料电池+风电”制甲醇实现全生产过程的零碳排放。

Claims (9)

1.一种基于风电的海上制氢制甲醇储舱平台，其特征在于：有漂浮于海上的浮式平台(1)，在浮式平台一端、浮式平台甲板下方设置有甲醇燃料发电模块(9)和配电模块(3)，配电模块一端通过管路分别与甲醇燃料发电模块、风力电网(2)相连接，浮式平台甲板下方还设置有二氧化碳储舱(7)和甲醇储舱(8)；
浮式平台甲板上方设置有海水淡化装置、电解制氢模块(4)、制甲醇模块(6)、二氧化碳捕捉模块(5)，海水淡化装置、电解制氢模块、制甲醇模块、甲醇储舱通过管路顺次连接，空气制氮模块伸出的支管路与二氧化碳捕捉模块连接，二氧化碳捕捉模块与二氧化碳储舱相连接，配电模块另一端通过管路分别与海水淡化装置、电解制氢模块、制甲醇模块、二氧化碳捕捉模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于风电的海上制氢制甲醇储舱平台，其特征在于：配电模块和风力电网之间连接有变电站(12)，电缆依次将配电模块、变电站、风力电网连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于风电的海上制氢制甲醇储舱平台，其特征在于：浮式平台通过系泊装置(13)停泊在作业位置。
4.根据权利要求1所述的一种基于风电的海上制氢制甲醇储舱平台，其特征在于：发电模块、配电模块设置在浮式平台甲板下方的舱室内。
5.根据权利要求1所述的一种基于风电的海上制氢制甲醇储舱平台，其特征在于：在浮式平台甲板上方、远离核动力装置一侧，设置有办公生活楼(10)。
6.根据权利要求1所述的一种基于风电的海上制氢制甲醇储舱平台，其特征在于：海水淡化装置是蒸发式或反渗透式淡化装置。
7.根据权利要求1所述的一种基于风电的海上制氢制甲醇储舱平台，其特征在于：二氧化碳捕捉模块带有增压设备，二氧化碳捕捉模块将捕捉到的二氧化碳通过增压设备供给到制甲醇模块内。
8.根据权利要求1所述的一种基于风电的海上制氢制甲醇储舱平台，其特征在于：风力电网是海上风力电网或陆地风力电网。
9.根据权利要求1所述的一种基于风电的海上制氢制甲醇储舱平台，其特征在于：甲醇燃料发电模块是甲醇燃料电池。
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CN115806469A (zh) * 2022-12-26 2023-03-17 中国重汽集团济南动力有限公司 一种基于以醇固水的生物质碳中和燃料统筹储能生产方法

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