[发明专利]一种全域式海上风光能耦合制氢系统

说明书

本发明公开了一种全域式海上风光能耦合制氢系统，包括风力发电机、太阳能电池板、风光能耦合输出电源、多模块式电解槽、氢气浮子储罐及氧气浮子储罐；风力发电机的输出端及太阳能电池板的输出端与风光能耦合输出电源的输入端相连接，风光能耦合输出电源的输出端与多模块式电解槽中的电解槽电极相连接，多模块式电解槽的氢气出口与氢气浮子储罐的入口相连通，多模块式电解槽的氧气出口与氧气浮子储罐的入口相连通，该系统能够实现风能、光能发电与制氢的耦合，同时实现全自动海水电解制氢。

技术领域

本发明涉及一种制氢系统，具体涉及一种全域式海上风光能耦合制氢系统。

背景技术

我国是全球第一大碳排放国，占据了世界27.2％的碳排放量，发展大规模的风电、光伏及其他新能源发电是兑现“碳达峰、碳中和”承诺的必由之路。近年来，海上风电、光伏电站发展迅速，多个商用机组已实现并网投产。上述风电场、光伏电站所发电能依赖海底电缆输送，故只能建设在近海区域。综合来看，这类海上新能源电站受电缆铺设成本所限，仅可应用于近海地区，而对浩瀚的远海、深海区风光能资源难以利用；考虑到港口建设、海鲜养殖、船舶进出等因素，近海区域大面积发展海上风电、光伏存在空间限制；最后，海底电缆的制造成本高、铺设难度大、检修维护困难、一旦漏电危及海洋生物安全。因此，现有的近海型海上新能源电站，难以覆盖占据地球表面71％的海洋面积，其削减全球碳排放的巨大潜能，还远未被有效开发和利用。

氢是地球上比质量能量密度最高的物质(142MJ/kg)，每千克氢燃烧后的热量，约为同质量汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍，是实现未来汽车、城市、工业绿色驱动的重要解决方案之一。丰田公司的氢燃料电池汽车Mirai于2016年推出，2021年完成了换代，第二代Mirai续航里程高达651km，明显优于现有的蓄电池电动汽车。国内汽车企业如长城、广汽、长安、金龙等均已公开其氢燃料电池汽车研发进展，我国首台氢燃料混合动力机车也于2021年2月20日下线，有力助推了我国铁路装备进入全球氢能应用“俱乐部”——由此可见，绿色环保、高品位的氢能需求量巨大，应用面广泛，若能大规模低成本地制造供应氢气，对于减少全球碳排放、有效应对气候变暖危机，必将起到重要作用。

浩瀚海洋上的风能、光能于人类而言，是取之不尽、用之不竭的，若能建立高度集成的风能、光伏发电耦合制氢系统，以浮岛平台的形式散布于五大洋之上，实现无人值守的全自动海水电解制氢，其生产成本与生产效率必将具有更强的市场竞争力，然而现有技术中并没有给出类似的公开。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种全域式海上风光能耦合制氢系统，该系统能够实现风能、光能发电与制氢的耦合，同时实现全自动海水电解制氢。

为达到上述目的，本发明所述的全域式海上风光能耦合制氢系统包括风力发电机、太阳能电池板、风光能耦合输出电源、多模块式电解槽、氢气浮子储罐及氧气浮子储罐；

风力发电机的输出端及太阳能电池板的输出端与风光能耦合输出电源的输入端相连接，风光能耦合输出电源的输出端与多模块式电解槽中的电解槽电极相连接，多模块式电解槽的氢气出口与氢气浮子储罐的入口相连通，多模块式电解槽的氧气出口与氧气浮子储罐的入口相连通。

还包括浮力底座，其中，多模块式电解槽、风力发电机及太阳能电池板均设置于浮力底座上，氢气浮子储罐及氧气浮子储罐均安装于浮力底座的底部，并浸没于海水中。

还包括控制系统以及用于检测风光能耦合输出电源输出功率的检测系统，其中，控制系统与检测系统的输出端及多模块式电解槽的控制端相连接。

还包括上水管路，其中，上水管路上设置有上水泵，上水挂路的出口与多模块式电解槽的进水口相连通，上水泵的控制端与控制系统相连接。

上水管路内设置有过滤网。

氢气浮子储罐内设置有第一气压计，氧气浮子储罐内设置有第二气压计，其中，控制系统与第一气压计的输出端及第二气压计的输出端相连接。