[發(fā)明專利]液氫供冷的海上超導風力制氫系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2022-04-26
• 公開（公告）號: CN114784858A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設計）人: 張文峰;陳晨;張騰飛;劉澤遠;姜永將
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02K9/19;C25B1/04;C25B9/65;H01B12/12;H01B12/16
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 姚姣陽

本發(fā)明提供了一種液氫供冷的海上超導風力制氫系統(tǒng)，其包括超導風力發(fā)電機系統(tǒng)、超導電纜、陸地電網(wǎng)、制氫站、液氫運輸船、氫氣輸送管道、以及陸地加氫站；所述超導風力發(fā)電機系統(tǒng)利用風能發(fā)電，由所述超導電纜將電能傳輸至陸地電網(wǎng)或制氫站；制氫站為超導風力發(fā)電機系統(tǒng)提供液氫供冷，剩余的液氫或氫氣通過液氫運輸船或氫氣輸送管道運送至陸地加氫站供氫能設備使用。本發(fā)明利用超導風力發(fā)電機作為發(fā)電設備，相比同功率等級的現(xiàn)有常規(guī)風力發(fā)電機，其重量和體積可以減小至1/2～1/3，并且隨著超導材料性能的提升，其重量和體積可以進一步降低，將大大降低海上風力發(fā)電機的安裝與維修難度。

技術領域

本發(fā)明涉及一種液氫供冷的海上超導風力制氫系統(tǒng)，屬于風力發(fā)電、超導應用技術領域。

背景技術

為了解決化石能源使用對環(huán)境污、氣候變化產(chǎn)生的影響，以可再生能源為主的能源革命在全世界范圍興起。“雙碳”目標的提出，進一步明確了新時代我國能源發(fā)展的方向，即要大力提高新能源在我國能源供應中的占比。風力發(fā)電是新能源發(fā)電技術中最成熟和最具開發(fā)規(guī)模的發(fā)電方式之一，隨著風電技術的發(fā)展，風力發(fā)電場規(guī)模日趨大型化，且隨著陸地風電資源的開發(fā)殆盡，海上風電逐漸展現(xiàn)巨大的開發(fā)潛力。同時，我國海上風力資源豐富且靠近負荷中心，研究可行的海上風電利用技術具有重要的現(xiàn)實意義。

海上風電具有對環(huán)境負面影響較少，風力穩(wěn)定、發(fā)電量大，不占用土地，允許使用效率更高的大型風力發(fā)電機等優(yōu)勢，但與陸地風場相比也具有大型風機安裝維修困難、電力輸送技術難度大、成本高等特點。因此開發(fā)高功率密度風力發(fā)電機、研究可靠經(jīng)濟的儲能、輸電技術成為海上風力發(fā)電亟待解決的技術難題。

現(xiàn)有技術對海上風電的利用提供了一些解決方案，但也有一些問題，比如：海上風電的大功率密度電機、儲能及輸能、輸電技術等一些問題。

有鑒于此，確有必要提出一種液氫供冷的海上超導風力制氫系統(tǒng)，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于一種液氫供冷的海上超導風力制氫系統(tǒng)，不但能夠減小海上風力發(fā)電系統(tǒng)的體積和重量，以降低系統(tǒng)的安裝和維修難度，而且解決了超導裝置的供冷問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種液氫供冷的海上超導風力制氫系統(tǒng)，包括超導風力發(fā)電機系統(tǒng)、超導電纜、陸地電網(wǎng)、制氫站、液氫運輸船、氫氣輸送管道、以及陸地加氫站；所述超導風力發(fā)電機系統(tǒng)利用風能發(fā)電，由所述超導電纜將電能傳輸至陸地電網(wǎng)或制氫站；制氫站為超導風力發(fā)電機系統(tǒng)提供液氫供冷，剩余的液氫或氫氣通過液氫運輸船或氫氣輸送管道運送至陸地加氫站供氫能設備使用。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述超導風力發(fā)電機系統(tǒng)包括風力機、超導發(fā)電機以及變流系統(tǒng)，所述超導電機的供冷由制氫站生產(chǎn)的液氫提供。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述超導電纜為直流電纜，用于將所述超導發(fā)電機發(fā)出直流電送入制氫站或陸地電網(wǎng)，所述超導電纜中有腔體，供液氫通過，一方面為所述超導風力發(fā)電機系統(tǒng)供給液氫，一方面冷卻自身超導材料，其中通過的液氫由所述制氫站提供。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述陸地電網(wǎng)為大電網(wǎng)系統(tǒng)或為專用的微電網(wǎng)，用于為負荷中心供電。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述制氫站利用所述超導風力發(fā)電機系統(tǒng)發(fā)出的電能電解水制氫，并可以壓縮氫氣生產(chǎn)液氫。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述液氫運輸船將所述制氫站生產(chǎn)的液氫通過海運的方式運送至所述陸地加氫站，供氫燃料電池車等氫能設備使用。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述氫輸送管道將所述制氫站生產(chǎn)的氫氣通過管道的方式運送至陸地加氫站，供氫燃料電池車等氫能設備使用。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述陸地加氫站儲存部分所述制氫站生產(chǎn)的氫氣或液氫，供氫燃料電池車等氫能設備使用。