CN219280055U - 一种海上风电制氢装置及风电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种海上风电制氢装置及风电系统，属于海上风电制氢技术领域，其中，海上风电制氢装置包括：制氢平台；制氢设备，设置于所述制氢平台上；电源设备，设置于所述制氢平台上并与所述制氢设备电性连接；水冷设备，与所述制氢设备连接，所述水冷设备的至少部分适于浸没于海水内。本实用新型提供的一种海上风电制氢装置，利用水冷设备中的循环水将制氢设备工作过程中产生的热量带走，并利用海水自身的冷却性能对水冷设备中的循环水进行冷却，使制氢设备在合理的温度区间内运行，并且，该水冷设备结构简单，易于实施。

Description

一种海上风电制氢装置及风电系统

技术领域

本实用新型涉及海上风电制氢技术领域，具体涉及一种海上风电制氢装置及风电系统。

背景技术

随着全球对可再生能源需求的日益增长，开发利用风能、太阳能等清洁能源逐步成为能源转型的重要支撑。海上风电资源因其具有储量丰富、清洁高效的特点，近年来得到了规模化开发。目前适用于固定式基础的海上风电占技术开发量的比例约为30％，浮式风电的占比超过70％。在深远海漂浮式风电的开发过程中，电能输送成本将越来越高，将电能转化为氢能进行输送成为一种可行性的方案。

目前，国内外研究机构提出的主流技术方案主要有两类：一类是将海上风电场的电能先通过电缆输送至岸上制氢设施进行制氢；另一类是在海上建设制氢平台，将海上风电的电能直接制备出氢能，再通过输氢管道将氢气输送至陆上。相对于第一类技术方案，第二种技术方案的经济效益相对较好，逐步得到了更为广泛的关注。

通过电解水进行制氢是一种放热反应，因此，为了维持制氢设备在一个合理的温度范围内工作，需要配套散热系统为制氢设备进行散热。现有技术中，对制氢设备的散热主要是通过建设冷却塔或其他冷却设施实现，而在海上制氢平台建设冷却塔或其他冷却设施具有技术难度大、成本高等缺点，不易于实现。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的制氢设备散热技术难度大，不易于实现的缺陷，从而提供一种海上风电制氢装置及风电系统。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种海上风电制氢装置，包括：制氢平台；制氢设备，设置于所述制氢平台上；电源设备，设置于所述制氢平台上并与所述制氢设备电性连接；水冷设备，与所述制氢设备连接，所述水冷设备的至少部分适于浸没于海水内。

可选地，所述水冷设备包括散热结构、冷水管路和热水管路，所述冷水管路和所述热水管路的一端均与所述散热结构连接，所述冷水管路和所述热水管路的另一端均与所述制氢设备连接，所述散热结构适于浸没于海水内。

可选地，所述冷水管路与所述散热结构的连接处高于所述热水管路与所述散热结构的连接处。

可选地，所述散热结构包括依次排列间隔设置的若干个散热板。

可选地，所述电源设备与所述制氢设备通过直流电缆电性连接，所述电源设备适于通过交流电缆与风电机组电性连接。

可选地，所述海上风电制氢装置还包括储氢设备，所述储氢设备设置于所述制氢平台上，所述制氢设备与所述储氢设备通过制氢输送管道连通设置。

可选地，所述海上风电制氢装置还包括海上输送管道，所述海上输送管道与所述储氢设备连通设置。

可选地，所述海上风电制氢装置还包括固定结构，所述固定结构的一端与所述制氢平台连接，所述固定结构的另一端适于连接海底。

本实用新型还提供了一种风电系统，包括上述的海上风电制氢装置。

可选地，所述风电系统还包括风电机组，所述风电机组与所述电源设备电性连接。

本实用新型具有以下优点：

1.本实用新型提供的一种海上风电制氢装置，利用水冷设备中的循环水将制氢设备工作过程中产生的热量带走，并利用海水自身的冷却性能对水冷设备中的循环水进行冷却，使制氢设备在合理的温度区间内运行，并且，该水冷设备结构简单，易于实施。

2.本实用新型提供的一种海上风电制氢装置，利用冷水管路向制氢设备提供冷却的循环水，利用热水管路将被制氢设备加热后的循环水引出，并通过散热结构与海水进行换热，实现循环水的冷却，保证循环水的循环使用，散热结构、冷水管路和热水管路形成闭式循环结构，有效节约了循环水的用量，减轻了制氢平台所需的承载量，降低了对制氢平台的承载能力要求，从而提高了经济性。

3.本实用新型提供的一种海上风电制氢装置，将冷水管路与散热结构的连接处高于热水管路与散热结构的连接处设置，保证循环水循环过程的动态平衡和散热过程的稳定。

4.本实用新型提供的一种海上风电制氢装置，将散热结构设置为若干个间隔设置的散热板，增大了散热面积，提高散热结构的散热能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本实用新型的实施例提供的海上风电制氢装置的整体结构示意图。

附图标记说明：

10、制氢平台；20、制氢设备；30、电源设备；40、水冷设备；41、散热结构；42、冷水管路；43、热水管路；50、直流电缆；60、交流电缆；70、储氢设备；80、制氢输送管道；90、海上输送管道；100、固定结构。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示的海上风电制氢装置的一种具体实施方式，包括：制氢平台10、制氢设备20、电源设备30和水冷设备40。制氢设备20和电源设备30均设置于制氢平台10上，电源设备30与制氢设备20电性连接。水冷设备40与制氢设备20连接，水冷设备40的至少部分适于浸没于海水内。

值得说明的是，制氢设备20在电源设备30的作用下将水分解成氢气和氧气，实现氢气的制备。

利用水冷设备40中的循环水将制氢设备20工作过程中产生的热量带走，并利用海水自身的冷却性能对水冷设备40中的循环水进行冷却，使制氢设备20在合理的温度区间内运行，并且，该水冷设备40结构简单，易于实施。

如图1所示，水冷设备40包括散热结构41、冷水管路42和热水管路43，冷水管路42和热水管路43的一端与散热结构41连接，冷水管路42和热水管路43的另一端与制氢设备20连接，散热结构41浸没于海水内。

在本实施例中，如图1所示，冷水管路42和热水管路43的下端与散热结构41连接，冷水管路42和热水管路43的上端与制氢设备20连接。

需要说明的是，在循环水流经制氢设备20的过程中，将制氢设备20在电解过程中产生的热量带走，并利用置于海水面以下的散热结构41实现散热。

利用冷水管路42向制氢设备20提供冷却的循环水，利用热水管路43将被制氢设备20加热后的循环水引出，并通过散热结构41与海水进行换热，实现循环水的冷却，保证循环水的循环使用，散热结构41、冷水管路42和热水管路43形成闭式循环结构，有效节约了循环水的用量，减轻了制氢平台10所需的承载量，降低了对制氢平台10的承载能力要求，从而提高了经济性。

在本实施例中，如图1所示，冷水管路42与散热结构41的连接处高于热水管路43与散热结构41的连接处，保证循环水循环过程的动态平衡和散热过程的稳定。也即，冷水管路42的下端高于热水管路43的下端。

在本实施例中，如图1所示，散热结构41包括依次排列间隔设置的若干个散热板，增大了散热面积，提高散热结构41的散热能力。

当然，散热结构41也可以呈其他形状结构形式，只需保证散热效果即可。

如图1所示，电源设备30与制氢设备20通过直流电缆50电性连接，电源设备30通过交流电缆60与风电机组电性连接。海上风电机组利用风机发电原理，将海上风能转化成交流电能，通过交流电缆60输送至制氢平台10上的电源设备30；电源设备30将交流电缆60提供的交流电转换成可供制氢设备20使用的直流电，并通过直流电缆50输送至制氢设备20使用。

如图1所示，海上风电制氢装置还包括储氢设备70，储氢设备70设置于制氢平台10上，制氢设备20与储氢设备70通过制氢输送管道80连通设置。

如图1所示，海上风电制氢装置还包括海上输送管道90，海上输送管道90与储氢设备70连通设置。

制氢设备20制得的氢气通过制氢输送管道80输送至储氢设备70中，储氢设备70中的氢气通过海上输送管道90输送至岸上的氢气接收处，完成海上风电制氢过程。

如图1所示，海上风电制氢装置还包括固定结构100，固定结构100的一端与制氢平台10连接，固定结构100的另一端适于连接海底。具体的，在本实施例中，固定结构100为支架索，支架索设置有若干条，若干条支架索沿制氢平台10的周向间隔设置。通过设置支架索固定制氢平台10，保障在海风、波浪等环境下制氢平台10的稳定使用。

本实施例还提供了风电系统的一种具体实施方式，包括上述的海上风电制氢装置。该风电系统还包括风电机组，风电机组与电源设备30电性连接。因此，通过海上风电制氢装置实现海上风电实时转化为氢能进行输送，节约了海上输电电缆费用，促进海上风电平价化。

在使用本实施例的海上风电制氢装置时，海上风电机组将风能转化为交流电能，并通过交流电缆60输送至电源设备30；电源设备30将交流电转化为直流电，并通过直流电缆50输送至制氢设备20；制氢设备20电解水制备氢气，制得的氢气通过制氢输送管道80输送至储氢设备70，储氢设备70中的氢气通过海上输送管道90输送至岸上的氢气接收处。其中，制氢设备20在电解过程中产生的热量通过水冷设备40提供的循环水带走，具体的，循环水流经制氢设备20将热量带走，经制氢设备20加热后的循环水通过热水管路43进入散热结构41，在散热结构41处循环水与海水换热实现冷却降温，降温后的循环水经冷水管路42返回至制氢设备20内，完成循环水的完整循环过程。

根据上述描述，本专利申请具有以下优点：

1.将散热结构41置于海水内，充分利用海水的冷却性能，实现制氢设备20的散热；

2.替代了传统制氢系统的冷却塔或其他冷却设施，解决了海上风电制氢的散热问题；

3.水冷设备40形成闭式循环结构，有效节约了循环水的用量，减轻了制氢平台10所需的承载量，降低了对制氢平台10的承载能力要求，从而提高了经济性。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种海上风电制氢装置，其特征在于，包括：

制氢平台(10)；

制氢设备(20)，设置于所述制氢平台(10)上；

电源设备(30)，设置于所述制氢平台(10)上并与所述制氢设备(20)电性连接；

水冷设备(40)，与所述制氢设备(20)连接，所述水冷设备(40)的至少部分适于浸没于海水内。

2.根据权利要求1所述的海上风电制氢装置，其特征在于，所述水冷设备(40)包括散热结构(41)、冷水管路(42)和热水管路(43)，所述冷水管路(42)和所述热水管路(43)的一端均与所述散热结构(41)连接，所述冷水管路(42)和所述热水管路(43)的另一端均与所述制氢设备(20)连接，所述散热结构(41)适于浸没于海水内。

3.根据权利要求2所述的海上风电制氢装置，其特征在于，所述冷水管路(42)与所述散热结构(41)的连接处高于所述热水管路(43)与所述散热结构(41)的连接处。

4.根据权利要求2所述的海上风电制氢装置，其特征在于，所述散热结构(41)包括依次排列间隔设置的若干个散热板。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的海上风电制氢装置，其特征在于，所述电源设备(30)与所述制氢设备(20)通过直流电缆(50)电性连接，所述电源设备(30)适于通过交流电缆(60)与风电机组电性连接。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的海上风电制氢装置，其特征在于，所述海上风电制氢装置还包括储氢设备(70)，所述储氢设备(70)设置于所述制氢平台(10)上，所述制氢设备(20)与所述储氢设备(70)通过制氢输送管道(80)连通设置。

7.根据权利要求6所述的海上风电制氢装置，其特征在于，所述海上风电制氢装置还包括海上输送管道(90)，所述海上输送管道(90)与所述储氢设备(70)连通设置。

8.根据权利要求1-4中任意一项所述的海上风电制氢装置，其特征在于，所述海上风电制氢装置还包括固定结构(100)，所述固定结构(100)的一端与所述制氢平台(10)连接，所述固定结构(100)的另一端适于连接海底。

9.一种风电系统，其特征在于，包括权利要求1-8中任意一项所述的海上风电制氢装置。

10.根据权利要求9所述的风电系统，其特征在于，所述风电系统还包括风电机组，所述风电机组与所述电源设备(30)电性连接。

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