CN114561653A - 海上风电制氢气和氧气的储存、运输***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种海上风电制氢气和氧气的储存、运输***及方法，***包括：海上综合处理平台，包括依次连接的电解装置、液化装置和输入输出装置；海上风力发电装置，所述海上风力发电装置通过海底电缆与所述电解装置连接；氢气储罐和氧气储罐，二者分别通过管道与所述输入输出装置连接。该直接将海上风机发出的电能汇集到就近的海上海水电解制氢平台，将不稳定的电能转化为稳定的氢气和氧气，既解决了不稳定电能换流稳压的技术难题，又可以减少海底电缆的长度。

Description

海上风电制氢气和氧气的储存、运输***及方法
技术领域
本发明涉及一种海上风电制氢气和氧气的储存、运输***及方法，属于医疗设备技术领域。
背景技术
我国海上风电资源丰富，但我国对于海上风电场的建设还处在探索阶段，这其中面临的一个关键问题就是海上风电并网技术。传统的大型海上风电场多采用VSC-HVDC作为直流并网接口，但是其成本较高、运行复杂且换流平台体积庞大，极大限制了海上风电场的规模化发展。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种海上风电制氢气和氧气的储存、运输***及方法，该***直接将海上风机发出的电能汇集到就近的海上海水电解制氢平台，将不稳定的电能转化为稳定的氢气和氧气，既解决了不稳定电能换流稳压的技术难题，又可以减少海底电缆的长度。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种海上风电制氢气和氧气的储存、运输***，包括：
海上综合处理平台，包括依次连接的电解装置、液化装置和输入输出装置；
海上风力发电装置，所述海上风力发电装置通过海底电缆与所述电解装置连接；
氢气储罐和氧气储罐，二者分别通过管道与所述输入输出装置连接。
所述的海上风电制氢气和氧气的储存、运输***，优选地，还包括单点系泊装置和运输船，所述氢气储罐和氧气储罐分别通过氢气管道和氧气管道与所述单点系泊装置连接，所述运输船通过管道与所述单点系泊装置连接。
所述的海上风电制氢气和氧气的储存、运输***，优选地，所述海上综合处理平台上还装配有海水净化装置，用于净化海水并输送至所述电解装置。
所述的海上风电制氢气和氧气的储存、运输***，优选地，还包括二氧化碳捕获装置和二氧化碳储罐，所述二氧化碳捕获装置通过二氧化碳管道与所述液化装置连接，所述二氧化碳储罐与所述输入输出装置连接。
所述的海上风电制氢气和氧气的储存、运输***，优选地，所述二氧化碳储罐亦与所述单点系泊装置。
所述的海上风电制氢气和氧气的储存、运输***，优选地，还包括海上牧场，所述海上牧场通过管道与所述输入输出装置连接。
基于上述海上风电制氢气和氧气的储存、运输***，本发明还提供该***的操作方法，包括如下步骤：
海水的电解：所述海上风力发电装置把产生的电能传输到所述海上综合处理平台，海水通过海水管道被送到所述海水净化装置，净化后的海水在所述电解装置中被电解成氢气和氧气，氢气和氧气被所述液化装置液化后通过所述输入输出装置储存在安置于海底的所述氢气储罐和所述氧储罐内，一部分氧气供给所述海上牧场养殖使用，所述运输船通过连接在所述单点系泊装置上的管道，根据需要将液氢或液氧运走。
所述海上风电制氢气和氧气的储存、运输***的操作方法，优选地，还包括如下步骤：
二氧化碳的封存：岸上的所述二氧化碳捕获装置将捕获的二氧化碳通过所述二氧化碳管道输送至所述液化装置，液化后通过所述输入输出装置储存在安置于海底的所述二氧化碳储罐内或者通入海底储气库储存；外界的二氧化碳经过液化后由所述运输船运至所述单点系泊装置，同样实现将液态二氧化碳储存在所述二氧化碳储气罐内或者通入海底储气库储存。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、直接将海上风机发出的电能汇集到就近的海上海水电解制氢平台，将不稳定的电能转化为稳定的氢气和氧气，既解决了不稳定电能换流稳压的技术难题，又可以减少海底电缆的长度。
2、目前海上平台的功能较为单一，即仅能完成某一项工作。本发明结合海上电解制氢相关装置，积极响应碳达峰和碳中和政策，将海上综合处理平台建立在海底盐穴或海底废弃油气田之上，利用液化装置和输入输出装置可将二氧化碳封存在设置在海底的二氧化碳储罐或海底储气库内。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的海上风电制氢气和氧气的储存、运输***的示意图；
图2为本发明该实施例提供的海上风电制氢气和氧气的储存、运输***的流程图；
图中各标记如下：
1-二氧化碳捕获装置，2-二氧化碳管道，3-海上风力发电装置，4-海底电缆，5-海上综合处理平台，6-海水净化装置，7-电解装置，8-液化装置，9-输入输出装置，10- 海水管道，11-海上牧场，12-单点系泊装置，13-运输船，14-氢气管道，15-氧气管道， 16-海底储气层，17-二氧化碳储罐，18-氢气储罐，19-氧气储罐。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
为了有效的解决当前海上风电场的弊端，可以直接将海上风机发出的电能汇集到就近的海上海水电解制氢平台，将不稳定的电能转化为稳定的氢气和氧气，既解决了不稳定电能换流稳压的技术难题，又可以减少海底电缆的长度。
目前海上平台的功能较为单一，即仅能完成某一项工作。可结合海上电解制氢相关装置，积极响应碳达峰和碳中和政策，将海上综合处理平台建立在海底盐穴或海底废弃油气田之上，利用液化装置和输入输出装置可将二氧化碳封存在设置在海底的二氧化碳储罐或海底储气库内。
本发明所提供的海上风电制氢气和氧气的储存、运输***及方法，直接将海上风机发出的电能汇集到就近的海上海水电解制氢平台，将不稳定的电能转化为稳定的氢气和氧气，既解决了不稳定电能换流稳压的技术难题，又可以减少海底电缆的长度。
下面，结合附图对本发明的实施方案进行详细的说明。
如图1所示，本发明所提供的海上风电制氢气和氧气的储存、运输***，包括：
海上综合处理平台5，包括依次连接的电解装置7、液化装置8和输入输出装置9；
海上风力发电装置3，海上风力发电装置3通过海底电缆4与电解装置7连接；
氢气储罐18和氧气储罐19，二者分别通过管道与输入输出装置9连接。
在本发明一个优选的实施方案中，还包括单点系泊装置12和运输船13，氢气储罐18和氧气储罐19分别通过氢气管道14和氧气管道15与单点系泊装置12连接，运输船13通过管道与单点系泊装置12连接。
在本发明一个优选的实施方案中，海上综合处理平台5上还装配有海水净化装置6，用于净化海水并输送至电解装置7。
在本发明一个优选的实施方案中，还包括二氧化碳捕获装置1和二氧化碳储罐17，二氧化碳捕获装置1通过二氧化碳管道2与液化装置8连接，二氧化碳储罐17与输入输出装置9连接。
在本发明一个优选的实施方案中，二氧化碳储罐17亦与单点系泊装置12。
在本发明一个优选的实施方案中，还包括海上牧场11，海上牧场11通过管道与输入输出装置9连接。
基于上述海上风电制氢气和氧气的储存、运输***，本发明还提供该***的操作方法，包括如下步骤：
海水的电解：海上风力发电装置3把产生的电能传输到海上综合处理平台5，海水通过海水管道10被送到海水净化装置6，净化后的海水在电解装置7中被电解成氢气和氧气，氢气和氧气被液化装置8液化后通过输入输出装置9储存在安置于海底的氢气储罐18和氧储罐19内，一部分氧气供给海上牧场11养殖使用，运输船13通过连接在单点系泊装置12上的管道，根据需要将液氢或液氧运走。
在本发明一个优选的实施方案中，还包括如下步骤：
二氧化碳的封存：岸上的二氧化碳捕获装置1将捕获的二氧化碳通过二氧化碳管道2输送至液化装置8，液化后通过输入输出装置9储存在安置于海底的二氧化碳储罐17内或者通入海底储气库储存；外界的二氧化碳经过液化后由运输船13运至单点系泊装置12，同样实现将液态二氧化碳储存在二氧化碳储气罐17内或者通入海底储气库储存。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种海上风电制氢气和氧气的储存、运输***，其特征在于，包括：
海上综合处理平台(5)，包括依次连接的电解装置(7)、液化装置(8)和输入输出装置(9)；
海上风力发电装置(3)，所述海上风力发电装置(3)通过海底电缆(4)与所述电解装置(7)连接；
氢气储罐(18)和氧气储罐(19)，二者分别通过管道与所述输入输出装置(9)连接。
2.根据权利要求1所述的海上风电制氢气和氧气的储存、运输***，其特征在于，还包括单点系泊装置(12)和运输船(13)，所述氢气储罐(18)和氧气储罐(19)分别通过氢气管道(14)和氧气管道(15)与所述单点系泊装置(12)连接，所述运输船(13)通过管道与所述单点系泊装置(12)连接。
3.根据权利要求1所述的海上风电制氢气和氧气的储存、运输***，其特征在于，所述海上综合处理平台(5)上还装配有海水净化装置(6)，用于净化海水并输送至所述电解装置(7)。
4.根据权利要求2所述的海上风电制氢气和氧气的储存、运输***，其特征在于，还包括二氧化碳捕获装置(1)和二氧化碳储罐(17)，所述二氧化碳捕获装置(1)通过二氧化碳管道(2)与所述液化装置(8)连接，所述二氧化碳储罐(17)与所述输入输出装置(9)连接。
5.根据权利要求4所述的海上风电制氢气和氧气的储存、运输***，其特征在于，所述二氧化碳储罐(17)亦与所述单点系泊装置(12)。
6.根据权利要求1所述的海上风电制氢气和氧气的储存、运输***，其特征在于，还包括海上牧场(11)，所述海上牧场(11)通过管道与所述输入输出装置(9)连接。
7.一种根据权利要求3-6任意一项所述海上风电制氢气和氧气的储存、运输***的操作方法，其特征在于，包括如下步骤：
海水的电解：所述海上风力发电装置(3)把产生的电能传输到所述海上综合处理平台(5)，海水通过海水管道(10)被送到所述海水净化装置(6)，净化后的海水在所述电解装置(7)中被电解成氢气和氧气，氢气和氧气被所述液化装置(8)液化后通过所述输入输出装置(9)储存在安置于海底的所述氢气储罐(18)和所述氧储罐(19)内，一部分氧气供给所述海上牧场(11)养殖使用，所述运输船(13)通过连接在所述单点系泊装置(12)上的管道，根据需要将液氢或液氧运走。
8.根据权利要求7所述海上风电制氢气和氧气的储存、运输***的操作方法，其特征在于，还包括如下步骤：
二氧化碳的封存：岸上的所述二氧化碳捕获装置(1)将捕获的二氧化碳通过所述二氧化碳管道(2)输送至所述液化装置(8)，液化后通过所述输入输出装置(9)储存在安置于海底的所述二氧化碳储罐(17)内或者通入海底储气库储存；外界的二氧化碳经过液化后由所述运输船(13)运至所述单点系泊装置(12)，同样实现将液态二氧化碳储存在所述二氧化碳储气罐(17)内或者通入海底储气库储存。
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