[發明專利]一種基于海流能的淡-氫聯供海水資源綜合利用系統

在審

• 申請號: 202011546469.7
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112832943A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 劉宏偉;楊錦泓;顧亞京;任和;李偉;林勇剛
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F03B13/00
• 分類號: F03B13/00;H02K7/18;F04B17/00;C25B9/00;C25B9/65;C25B1/04;C02F1/44;C02F103/08
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 趙芳;張瑜

1.一種基于海流能的淡-氫聯供海水資源綜合利用系統，其特征在于：包括海流能捕獲系統、海水淡化系統，制氫系統；

所述海流能捕獲系統包括海流能機組，所述海流能機組包括捕獲海流的葉輪，所述葉輪通過機組傳動鏈相繼與發電機、海水液壓泵耦合連接，所述發電機與制氫系統連接將獲得的能量輸出三相電給制氫系統，所述海水液壓泵與海水淡化系統連接將海水淡化系統的預處理后的海水加壓后輸送到反滲透膜組件進行海水淡化；

所述制氫系統與海水淡化系統連接將淡化后的海水電解制氫。

2.根據權利要求1所述的一種基于海流能的淡-氫聯供海水資源綜合利用系統，其特征在于：所述海流能捕獲系統還包括海上安裝平臺，所述海流能機組安裝于海上安裝平臺上。

3.根據權利要求1所述的一種基于海流能的淡-氫聯供海水資源綜合利用系統，其特征在于：所述海水液壓泵為變排量泵，對海流能機組同一轉速下海水淡化系統的海水壓力能輸入功率的主動控制。

4.根據權利要求3所述的一種基于海流能的淡-氫聯供海水資源綜合利用系統，其特征在于：葉輪轉矩的控制過程如下：

對于一個翼型給定的葉輪的槳葉，其能量捕獲系數曲線可通過葉素動量理論計算獲得，存在一個最佳葉尖速比使得葉輪能量捕獲系數Cp達到最大；葉尖速比λ定義為：

其中Ω表示葉輪轉速，R表示葉輪半徑，v表示海流流速；

海流能機組的捕獲功率P與當前葉輪能量捕獲系數Cp和流速有關：

其中P表示葉輪捕獲功率，ρ表示海水密度，s表示葉輪掃流面積；

即對于每一個流速都有一個最大功率點，每個最大功率點都是葉尖速比達到最佳，能量捕獲系數最大的情況；

忽略葉輪到負載能量傳遞的損耗，則有：

Ω＝Ω_g/n

P＝T_emΩ_g

令則

可知，機組在最大能量捕獲狀態下運行，負載轉矩和轉速有關，將作為轉矩控制目標，測量機組輸出功率、轉速作為反饋信號，控制轉矩跟隨最優轉矩實現系統的最大能量捕獲。

5.根據權利要求1所述的一種基于海流能的淡-氫聯供海水資源綜合利用系統，其特征在于：所述海水淡化系統包括海水預處理裝置、反滲透膜組件、安裝于海流能機組內的海水液壓泵、淡水儲存罐，所述海水預處理裝置的海水輸出口與將預處理后海水增壓的海水液壓泵的輸入口連接，所述海水液壓泵的高壓海水輸出口與反滲透膜組件的進水口連接，所述反滲透膜組件的純水出口與淡水儲存罐連通。

6.根據權利要求5所述的一種基于海流能的淡-氫聯供海水資源綜合利用系統，其特征在于：所述海水淡化系統還包括壓力能回收裝置，所述反滲透膜組件的濃水出口與將濃水的壓力能轉換給預處理后海水的壓力能回收裝置連通，所述壓力能回收裝置的輸入口與海水預處理裝置的海水輸出口連接，所述壓力能回收裝置的高壓海水輸出口與反滲透膜組件的進水口連接，所述壓力能回收裝置還設有廢棄海水輸出口。

7.根據權利要求5所述的一種基于海流能的淡-氫聯供海水資源綜合利用系統，其特征在于：所述海水預處理裝置包括海水泵、固液分離裝置、初級預處理裝置、二級預處理裝置、預處理海水儲存罐，所述海水泵的海水輸入口位于海水平面下，其海水輸出口與固液分離裝置的海水輸入口連通，所述固液分離裝置的海水輸出口與初級預處理裝置的海水輸入口連通，所述初級預處理裝置的海水輸出口與二級預處理裝置的海水輸入口連通，所述二級預處理裝置的海水輸出口與預處理海水儲存罐的海水輸入口連通，所述預處理海水儲存罐的海水輸出口分別與海水液壓泵、壓力能回收裝置的輸入口連通。