[发明专利]液氢供冷的海上超导风力制氢系统

说明书

本发明提供了一种液氢供冷的海上超导风力制氢系统，其包括超导风力发电机系统、超导电缆、陆地电网、制氢站、液氢运输船、氢气输送管道、以及陆地加氢站；所述超导风力发电机系统利用风能发电，由所述超导电缆将电能传输至陆地电网或制氢站；制氢站为超导风力发电机系统提供液氢供冷，剩余的液氢或氢气通过液氢运输船或氢气输送管道运送至陆地加氢站供氢能设备使用。本发明利用超导风力发电机作为发电设备，相比同功率等级的现有常规风力发电机，其重量和体积可以减小至1/2～1/3，并且随着超导材料性能的提升，其重量和体积可以进一步降低，将大大降低海上风力发电机的安装与维修难度。

技术领域

本发明涉及一种液氢供冷的海上超导风力制氢系统，属于风力发电、超导应用技术领域。

背景技术

为了解决化石能源使用对环境污、气候变化产生的影响，以可再生能源为主的能源革命在全世界范围兴起。“双碳”目标的提出，进一步明确了新时代我国能源发展的方向，即要大力提高新能源在我国能源供应中的占比。风力发电是新能源发电技术中最成熟和最具开发规模的发电方式之一，随着风电技术的发展，风力发电场规模日趋大型化，且随着陆地风电资源的开发殆尽，海上风电逐渐展现巨大的开发潜力。同时，我国海上风力资源丰富且靠近负荷中心，研究可行的海上风电利用技术具有重要的现实意义。

海上风电具有对环境负面影响较少，风力稳定、发电量大，不占用土地，允许使用效率更高的大型风力发电机等优势，但与陆地风场相比也具有大型风机安装维修困难、电力输送技术难度大、成本高等特点。因此开发高功率密度风力发电机、研究可靠经济的储能、输电技术成为海上风力发电亟待解决的技术难题。

现有技术对海上风电的利用提供了一些解决方案，但也有一些问题，比如：海上风电的大功率密度电机、储能及输能、输电技术等一些问题。

有鉴于此，确有必要提出一种液氢供冷的海上超导风力制氢系统，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于一种液氢供冷的海上超导风力制氢系统，不但能够减小海上风力发电系统的体积和重量，以降低系统的安装和维修难度，而且解决了超导装置的供冷问题。

为实现上述目的，本发明提供一种液氢供冷的海上超导风力制氢系统，包括超导风力发电机系统、超导电缆、陆地电网、制氢站、液氢运输船、氢气输送管道、以及陆地加氢站；所述超导风力发电机系统利用风能发电，由所述超导电缆将电能传输至陆地电网或制氢站；制氢站为超导风力发电机系统提供液氢供冷，剩余的液氢或氢气通过液氢运输船或氢气输送管道运送至陆地加氢站供氢能设备使用。

作为本发明的进一步改进，所述超导风力发电机系统包括风力机、超导发电机以及变流系统，所述超导电机的供冷由制氢站生产的液氢提供。

作为本发明的进一步改进，所述超导电缆为直流电缆，用于将所述超导发电机发出直流电送入制氢站或陆地电网，所述超导电缆中有腔体，供液氢通过，一方面为所述超导风力发电机系统供给液氢，一方面冷却自身超导材料，其中通过的液氢由所述制氢站提供。

作为本发明的进一步改进，所述陆地电网为大电网系统或为专用的微电网，用于为负荷中心供电。

作为本发明的进一步改进，所述制氢站利用所述超导风力发电机系统发出的电能电解水制氢，并可以压缩氢气生产液氢。

作为本发明的进一步改进，所述液氢运输船将所述制氢站生产的液氢通过海运的方式运送至所述陆地加氢站，供氢燃料电池车等氢能设备使用。

作为本发明的进一步改进，所述氢输送管道将所述制氢站生产的氢气通过管道的方式运送至陆地加氢站，供氢燃料电池车等氢能设备使用。

作为本发明的进一步改进，所述陆地加氢站储存部分所述制氢站生产的氢气或液氢，供氢燃料电池车等氢能设备使用。