[发明专利]一种利用海洋可再生能源的多耦合式水下能源补给系统

说明书

本发明涉及一种利用海洋可再生能源的多耦合式水下能源补给系统，包括设置于海底且利用海底洋流能产出电能的海底洋流能发电模块、用于储存电能的水下蓄电模块、用于制造氢气、氧气的水下制氢/制氧模块、用于氢气补给的水下氢气储存加注模块、用于氧气补给的水下氧气储存加注模块、及用于实现多种充电方式的水下有线/无线充电模块，所述海底洋流能发电模块通过光电复合海缆连接水下蓄电模块。本发明为使用氢燃料电池或蓄电池为动力的移动式水下运载器提供了就近在水下完成氢气、氧气的能源补给，解决了水下运载器在能源耗尽时，需要长途行驶至固定港口区域浮出海面返回岸基等水上保障平台补充能源的问题。

技术领域

本发明涉及能源补给领域，尤其涉及一种利用海洋可再生能源的多耦合式水下能源补给系统。

背景技术

现有深海装备多采用蓄电池或热机提供动力，面临储存能力有限(蓄电池)和效率低下(热机)等问题，极大地限制了深海装备的工作范围与续航能力。因此，有必要寻求新兴的高密度能源技术。

相比于传统热机与蓄电池，燃料电池作为一种新兴的能源转换装置，能够通过电化学反应将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转换成电能，具有能量转换效率高、绿色无污染、安静低噪声等诸多优点。因此，燃料电池作为移动式水下运载器(如潜艇、水下航行器等装备，以下简称水下运载器)的新一代动力装置，能够极大增强运载器的续航力、隐蔽性和安全性。

使用氢燃料电池的移动式水下运载器使用氢气作为燃料、氧气作为氧化剂。长期实践表明，制约以氢燃料电池作为动力系统的水下运载器发展的主要原因在于其自身携带燃料及氧化剂有限性，工作一段时间后，巨大的耗氢量、耗氧量使得运载器出现能源不足的问题，导致水下运载器必须停止作业、浮出水面。因此，如何在水下对氢、氧、电能源进行补给，是发展各种以燃料电池为动力的运载器必须解决的问题。

目前对基于氢燃料电池的移动式水下运载器的能源补给方式是：运载器在水下工作过程中，在能源即将耗尽、出现供给能力不足问题前，提前返回至固定港口的岸基保障基地完成氢气、氧气、电等能源的补给。这种补给方式要求运载器需频繁往返于工作区域与岸基保障基地，造成能量浪费的同时，还导致工作效能的大幅降低。此外，该补给方式要求岸基保障基地需在一定区域内建设制氢站、制氧站、加氢站、加氧站与充电站，配置一系列氢气与氧气的制备、储存和加注设施以及充电设施，且需专人负责管理和运维，较大程度增加了经济成本。

发明内容

本申请人针对上述现有问题，进行了研究改进，提供一种利用海洋可再生能源的多耦合式水下能源补给系统，本发明不依赖固定港口岸基保障基地的水下能源补给系统，其利用海洋可再生能源中的洋流进行发电，将电能输送至蓄电池模块储存，并在水下平台制备、储存氢气和氧气，使运载器能就近在水下完成能源补给。

本发明所采用的技术方案如下：

一种利用海洋可再生能源的多耦合式水下能源补给系统，包括设置于海底且利用海底洋流能产出电能的海底洋流能发电模块、用于储存电能并向水下氢气储存加注模块及水下氧气储存加注模块提供电能的水下蓄电模块、用于制造氢气、氧气的水下制氢/制氧模块、用于氢气补给的水下氢气储存加注模块、用于氧气补给的水下氧气储存加注模块、及用于实现多种充电方式的水下有线/无线充电模块，所述海底洋流能发电模块通过光电复合海缆连接水下蓄电模块，所述水下蓄电模块通过多根光电复合海缆分别连接水下制氢/制氧模块、水下氢气储存加注模块、水下氧气储存加注模块及水下有线/无线充电模块，所述水下制氢/制氧模块分别通过多根跨接管连接水下氢气储存加注模块及水下氧气储存加注模块。

其进一步技术方案在于：

所述海底洋流能发电模块包括多组水下洋流能发电装置、用于将水下洋流能发电装置发出的不稳定交流电转为为直流电的AC/DC整流装置及控制器，各组水下洋流能发电装置均通过光电复合海缆与AC/DC整流装置的输入端串联，所述AC/DC整流装置的输出端与控制器的输入端电连接；