[發明專利]一種基于超導技術的超長距離氫電混合輸送集成系統

有效

• 申請號: 202111191593.0
• 申請日: 2021-10-13
• 公開（公告）號: CN113922371B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 劉清友;沈全鋒;朱海燕;丁濤;廖勇;汪興明;秦博宇;陳情來;陳宇;侯大力;陳石義;汪宏偉;張琳東
• 申請（專利權）人: 中國石油工程建設有限公司;成都精智藝科技有限責任公司;成都理工大學;西安交通大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/28;H02J3/38;H02J15/00;F17D1/08;H01B12/00;H01B12/16
• 代理公司: 成都天既明專利代理事務所(特殊普通合伙) 51259
• 代理人: 鄧世燕;杜雁春

本發明公開了一種基于超導技術的超長距離氫電混合輸送集成系統，包括外部電網接入系統、光伏發電系統、風力發電系統、儲能系統、變壓轉換系統、超導能源管道系統、轉換變壓系統、電解水制氫系統、氫氣液化系統、液氫冷能回收系統、氫氣發電系統、液氮供給系統和液氮冷能回收系統。與現有技術相比，本發明的積極效果是：本發明實現了制氫儲能、液氫高密度傳輸、零電阻超導輸電等功能，解決了可再生能源的大規模開發、輸送與儲能問題，符合未來碳中和的社會需求，應用前景廣闊。

技術領域

本發明涉及一種基于超導技術的超長距離氫電混合輸送集成系統。

背景技術

近年來，溫室效應備受關注，研究顯示，大氣中的CO₂是對溫室效應影響最大的氣體之一。它產生的增溫效應為總增溫效應的63％左右。為此，全球領導人已經逐漸認識到必須大力發展可再生能源，不斷提高可再生能源的比重，并逐步實現可再生能源對化石能源的替代。

從規模上來看，風電光伏的開發潛力足夠滿足整個社會用電，未來將成為實現碳中和的主要力量。但由于風電光伏受天氣影響大且具有間歇性、波動性、分散性、地理上不可平移性等特點，把大量的風電光伏接入電網，將給現有的電網系統帶來一系列重大挑戰。一方面未來碳中和，需要進一步發展跨區的超級大電網，以實現廣域范圍內的風電光伏的時空互補利用。另一方面隨著大量波動性電源的接入，為避免電力沖擊、規?；膬δ芗夹g將成為迫切需求。可再生能源制氫，在儲能方面的應用中可望提供優異的技術支撐。

超導直流輸電是利用超導體的零電阻和高密度載流能力發展起來的新型輸電技術，通常需要采用液態介質冷卻以維持電纜導體的超導態，但介質循環冷卻系統給超導直流輸電增加了運維成本?；诳稍偕茉粗苽涞囊夯瘹淙剂?，其輸送也需要專用保溫絕熱管道和低溫制冷系統。因此，將超導直流輸電與低溫液氫輸送管道相結合，共用制冷系統和管道絕熱系統，在液氫輸送的同時冷卻超導電纜，進而形成一體化輸送的“超導能源管道”，可預見是未來能源輸送的最重要的技術之一。

液氫的沸點為21K，目前已有大量的的高溫超導材料超過這個臨界溫度，如BSCCO的臨界溫度達到了110K，而TlBaCuO的臨界溫度達到了125K和HgBaCuO的臨界溫度達到了150K。因此，從已有超導體的臨界溫度來看，目前發展已有的超導技術應用于新型能源傳輸的項目建設已經成熟。

發明內容

為了大規模的開發可再生能，本發明提出了一種基于超導技術的超長距離氫電混合輸送集成系統，具體包括外部電網接入系統、光伏發電系統、風力發電系統、儲能系統、超導能源管道系統、電解水制氫系統、氫氣液化系統、液氫冷能回收系統、氫氣發電系統、空氣分離/外購液氮系統、液氮冷能回收等子系統，集成系統利用液氫溫度下超導體具有零電阻、高密度載流能力等超導特性，進而搭建大規模余電制氫、超長距離液氫與電力混合輸送、液氫冷能制液氮返輸伴冷特點的集成系統。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于超導技術的超長距離氫電混合輸送集成系統，包括外部電網接入系統、光伏發電系統、風力發電系統、儲能系統、變壓轉換系統、超導能源管道系統、轉換變壓系統、電解水制氫系統、氫氣液化系統、液氫冷能回收系統、氫氣發電系統、液氮供給系統和液氮冷能回收系統，其中：外部電網接入系統、光伏發電系統、風力發電系統、儲能系統、變壓轉換系統和電解水制氫系統均與微電網母線連接；電解水制氫系統、液氮冷能回收系統均與氫氣液化系統連接；變壓轉換系統、氫氣液化系統和液氮冷能回收系統均通過超導能源管道系統分別與轉換變壓系統、液氫冷能回收系統和液氮供給系統連接；液氫冷能回收系統分別與氫氣發電系統和液氮供給系統連接；所述超導能源管道系統由超導接入裝置、氫電混合輸送管道和超導接出裝置構成。

與現有技術相比，本發明的積極效果是：