[发明专利]一种海上离网型超导风电制备液氢的方法及装置

权利要求书

1.一种海上离网型超导风电制备液氢的方法，其特征在于，包括在海上超导风电平台上，基于海上离网型超导风电机组输出的电能将海水电解获得氢气、将氢气液化为制备得到的液氢，并将一部分液氢输出作为海上离网型超导风电机组的制冷剂；

用于实现所述海上离网型超导风电制备液氢方法的装置包括：

制液平台(1)，用于作为支撑平台；

海上离网型超导风电机组(2)，用于风力发电；

海水电解单元(3)，用于将海水电解获得氢气；

氢气液化单元(4)，用于将氢气液化为液氢；

液氢储存单元(5)，用于存储制备得到的液氢；

所述海水电解单元(3)、氢气液化单元(4)、液氢储存单元(5)三者依次相连且分别布置在制液平台(1)上，所述海水电解单元(3)、氢气液化单元(4)的电源端分别与海上离网型超导风电机组(2)的电源输出端相连，且所述氢气液化单元(4)的输出端或液氢储存单元(5)的输入端与海上离网型超导风电机组(2)的冷却剂输入口相连以将液氢输出作为海上离网型超导风电机组(2)的制冷剂；

所述海上离网型超导风电机组（2）包括依次相连的超导发电机（21）、变流器（22）和变压器（23），所述超导发电机（21）连接有用于实现对超导发电机（21）中超导体进行冷却的超导液氢制冷单元（24）；

所述海水电解单元(3)包括相互连接得到海水淡化组件(31)和电解水制氢组件(32)，所述海水淡化组件(31)包括依次相连的海水泵(311)、多级过滤部件(312)、增压泵(313)和反渗透过滤部件(314)；

所述海上离网型超导风电制备液氢的装置还包括控制单元（7），所述控制单元（7）可通过多种工况下对所述海上离网型超导风电机组（2）的输出功率P_wt、所述电解水制氢组件（32）的功率P_h以及备用电源模块（6）的输出功率P_g的调度，保证所述超导液氢制冷单元（24）稳定运行；所述海上离网型超导风电机组（2）还包括风速传感器，所述风速传感器与所述控制单元（7）相连以便于所述控制单元（7）根据风速获得当前的可用功率P；所述海上离网型超导风电机组（2）的变压器（23）的输出端分别设有电压互感器和电流互感器以检测所述海上离网型超导风电机组（2）的输出功率P_wt，所述海上离网型超导风电机组（2）中带有变桨机构以用于控制桨叶转速，进而调节所述海上离网型超导风电机组（2）的输出功率P_wt；所述超导液氢制冷单元（24）中制冷机（243）的控制端与所述控制单元（7）相连以用于调节所述超导液氢制冷单元（24）的制冷功率P_r；所述电解水制氢组件（32）的AC-DC换流器（322）的控制端与所述控制单元（7）相连以用于调节所述电解水制氢组件（32）的电解功率P_h；备用电源模块（6）的控制端与所述控制单元（7）相连以用于调节所述备用电源模块（6）输出功率P_g；若可用功率P满足PP_hmax+P_rmax+P_y，则进入最大功率制氢储氢模式：通过变桨变速对所述海上离网型超导风电机组（2）功率限制，使所述海上离网型超导风电机组（2）的输出功率P_wt满足P_wt＝P_hmax+P_rmax+P_y，并控制所述电解水制氢组件（32）的电解功率P_h的值为所述电解水制氢组件（32）的最大电解功P_hmax，维持所述超导液氢制冷单元（24）运行；若可用功率P满足P≤P_hmax+P_rmax+P_y且PP_hmin+P_rmin +P_y，则进入所述超导风机最大功率点跟踪模式：控制所述海上离网型超导风电机组（2）进行大功率点跟踪使其保持在可用功率P，使所述海上离网型超导风电机组（2）的输出功率P_wt满足P_wt＝P，并控制所述电解水制氢组件（32）的功率P_h的值为P_h ＝P_wt-P_r-P_y，维持所述超导液氢制冷单元（24）运行；若可用功率P满足P≤P_hmin+P_rmin+P_y且PP_rmin，则进入风功率限制维持超导制冷模式：通过变桨变速对所述海上离网型超导风电机组（2）功率限制，使所述海上离网型超导风电机组（2）的输出功率P_wt满足P_wt＝P_r，并控制所述电解水制氢组件（32）的功率P_h的值为P_h＝0，维持所述超导液氢制冷单元（24）运行；若可用功率P满足P≤P_rmin，则进入备用能源发电维持超导制冷模式：启用备用电源模块（6）发电，且备用电源模块（6）的输出功率P_g 大小为P_g＝P_r-P_wt，并控制所述电解水制氢组件（32）的功率P_h的值为P_h＝0，维持所述超导液氢制冷单元（24）运行；其中，最大制冷功率P_rmax和最小制冷功率P_rmin为所述超导液氢制冷单元（24）的设备参数，最大电解功率P_hmax和最小电解功率P_hmin为所述电解水制氢组件（32）的设备参数，P_y为其余设备的功率之和。