一種海上可再生能源用于海島水電暖供給的系統及方法技術方案

本發明專利技術提供了一種海上可再生能源用于海島水電暖供給的系統及方法。本發明專利技術的水電暖聯產系統就地利用海上可再生能源，降低海島對大陸能源資源的依賴性，減少碳排放。從供暖系統分離出來的CO2可與綠氫進行氫化反應，生成便于儲運的碳氫燃料，解決氫氣儲運不便的困難，并對CO2進行了資源化利用；利用合成的碳氫燃料作為能源媒介，實現區域內島嶼與島嶼之間能源的互聯互通，平衡島嶼之間的消納水平。通過合理配置穩定電能和波動電能的利用方式，避免額外使用波動調節部件來處理可再生能源生成的電能；使用電能分配系統來按需分配燃油發電機產生的穩定電能，實現水電暖的連續穩定供應，并最大化轉化利用風能和光能等海上可再生能源。能源。能源。

A system and method of offshore renewable energy for island hydropower heating supply

【技術實現步驟摘要】
一種海上可再生能源用于海島水電暖供給的系統及方法


[0001]本專利技術屬于海上能源綜合利用
，尤其涉及一種海上可再生能源用于海島水電暖供給的系統及方法。

技術介紹

[0002]有大量的海島遠離大陸，海島上生活著長期駐守的人員，需要給長期駐守人員提供基本的水電暖供應。目前，海島上的電力主要采用柴油發電機提供，柴油是通過定期從大陸運輸來補給；柴油發電存在高成本、高噪聲、高碳排放和高污染排放等問題。
[0003]海島淡水主要是通過自然獲取、大陸引水及海水淡化三種方式實現，自然獲取方式收集的淡水資源有限，大陸引水成本較高且有較高的依賴性，海水淡化技術隨著成本的降低而日漸普及。海島周圍蘊藏豐富的風能與光能等可再生能源，開發海上風能和光能可以避免出現陸上風能和光能開發過程中破壞生態的問題。
[0004]因此，利用海上風能和光能來補給海島的能源和資源消耗對減少二氧化碳排放及提高海島供給獨立性有重要作用。風電和光電因其波動性較大很難并網，造成較大的能源浪費，利用風電和光電制氫是當前最有潛力的能源轉化方式，如何利用海上風電和光電電解淡水制氫、儲氫，是海上風能和光能利用的一個重要難題。

技術實現思路

[0005]本專利技術的目的在于提供一種海上可再生能源用于海島水電暖供給的系統及方法，其可以利用海上可再生能源發電，并將電應用于水電暖聯產，給長期駐守人員提供基本的水電暖供應。
[0006]本專利技術是這樣實現的，一種海上可再生能源用于海島水電暖供給的系統，包括燃油發電機、電能分配系統、水泵、供暖系統、反滲透海水淡化裝置、淡水箱、電解槽、海上可再生能源發電裝置以及二氧化碳氫化反應器；
[0007]所述燃油發電機用于往所述電能分配系統輸送電能，其電能輸出端與所述電能分配系統的電能輸入端連接；所述燃油發電機產生的高溫H2O及CO2輸送至所述供暖系統中，高溫H2O及CO2在所述供暖系統經過換熱后分離得到高濃度CO2和冷凝水，冷凝水輸送至所述的淡水箱中，CO2輸送至二氧化碳氫化反應器；
[0008]所述電能分配系統具有兩個供電支路，一個供電支路用于給所述水泵供電，另一供電支路作為海島上人員的生活用電；
[0009]所述水泵用于抽取海水至所述反滲透海水淡化裝置，所述反滲透海水淡化裝置用于淡化海水，其輸出的淡水輸送至所述淡水箱中；
[0010]所述淡水箱用于收集存儲所述供暖系統產生的水以及反滲透海水淡化裝置產生的淡水，所述淡水箱具有兩個供水支路，一個供水支路的淡水輸送至所述電解槽，另一供水支路的淡水輸送給海島上的人員使用；所述電解槽將水電解得到氫氣以及氧氣，其中，所述電解槽輸出的氧氣通入所述燃油發電機，輸出的氫氣通入所述二氧化碳氫化反應器；
[0011]所述海上可再生能源發電裝置產生的波動電能用于給所述電解槽供電，所述二氧化碳氫化反應器用于將氫氣以及CO2合成碳氫燃料。
[0012]進一步的，還包括燃料箱，所述燃料箱用于存儲所述二氧化碳氫化反應器合成的碳氫燃料和額外補充的燃料，所述燃料箱的燃料輸出端與所述燃油發電機的燃料輸入端連接，為所述燃油發電機提供燃料。
[0013]進一步的，所述海上可再生能源發電裝置為風機發電裝置、光伏板發電裝置、潮汐能發電裝置或潮流能發電裝置中的一種或兩種以上的組合。
[0014]進一步的，所述氫化反應器中合成的碳氫燃料為甲醇、甲烷或甲酸。
[0015]進一步的，所述供暖系統為水用作冷卻劑的換熱器，換熱后的水用于給用戶供暖。
[0016]本專利技術為實現上述目的，還提供了一種海上可再生能源用于海島水電暖供給的方法，包括：
[0017]燃油發電機利用碳氫燃料與電解水生成的氧氣富氧燃燒，產生穩定的電量輸出，生產的高溫H2O及CO2用于供暖系統；
[0018]電能分配系統將燃燒發電機產生的電量，按照需求分配給生活用電和反滲透海水淡化裝置的水泵用電；
[0019]供暖系統利用碳氫燃料燃燒產生的高溫H2O及CO2排放物中的熱量，向海島上的工作人員提供生活所需熱量，冷卻后的產物分離為高濃度二氧化碳和冷凝水；
[0020]反滲透海水淡化裝置將海水淡化處理，淡水箱將從供暖系統和反滲透海水淡化裝置中生成的淡水收集儲存；
[0021]電解槽利用海上可再生能源發電裝置產生的波動電能電解水生成氫氣和氧氣，氧氣用于燃油發電機富氧燃燒；
[0022]二氧化碳氫化反應器利用供暖系統輸出的二氧化碳和電解槽生成的氫氣合成碳氫化合物，合成的碳氫化合物補充到燃油發電機或者補給其他島嶼。
[0023]進一步的，當供暖系統有富余的熱量時，利用熱泵給反滲透海水淡化裝置提供泵功。
[0024]進一步的，也可以利用燃料電池將二氧化碳氫化反應器生成的碳氫燃料轉化為電能。
[0025]本專利技術與現有技術相比，有益效果在于：
[0026]1、本專利技術的海島水電暖供給系統就地利用海上可再生能源，降低海島對大陸能源資源的依賴性，減少碳排放；用電解水副產品氧氣與燃料進行富氧燃燒，既可以獲得高純度二氧化碳用于氫化反應固定氫氣，也可以將碳氫燃料中的氫元素轉化為稀缺的淡水資源，充分利用各種物質資源。
[0027]2、從供暖系統分離出來的CO2可與綠氫進行氫化反應，生成甲醇、甲酸等更便于儲運的液態碳氫燃料，解決氫氣儲運不便的困難，并對CO2進行了資源化利用；利用合成的碳氫燃料作為能源媒介，實現區域內島嶼與島嶼之間能源的互聯互通，平衡島嶼之間的消納水平。
[0028]3、碳氫燃料富氧燃燒可以減少氮氧化物的生成，減少化石燃料對大氣和海洋環境的影響。
[0029]4、通過合理配置穩定電能和波動電能的利用方式，避免額外使用波動調節部件來
處理可再生能源生成的電能；使用電能分配系統來按需分配燃油發電機產生的穩定電能，實現水電暖的連續穩定供應，并最大化轉化利用風能和光能等海上可再生能源。
附圖說明
[0030]圖1是本專利技術實施例提供的一種海上可再生能源用于海島水電暖供給的系統的結構框圖。
具體實施方式
[0031]為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。
[0032]在本專利技術的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本專利技術和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本專利技術的限制；術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性；此外，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個部件內部的連通。對于本本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種海上可再生能源用于海島水電暖供給的系統，其特征在于，包括燃油發電機、電能分配系統、水泵、供暖系統、反滲透海水淡化裝置、淡水箱、電解槽、海上可再生能源發電裝置以及二氧化碳氫化反應器；所述燃油發電機用于往所述電能分配系統輸送電能，其電能輸出端與所述電能分配系統的電能輸入端電連接；所述燃油發電機產生的高溫H2O及CO2輸送至所述供暖系統中，高溫H2O及CO2在所述供暖系統經過換熱后分離得到CO2和冷凝水，冷凝水凈化后用于給用戶供暖或輸送至淡水箱，CO2輸送至二氧化碳氫化反應器；所述電能分配系統具有兩個供電支路，一個供電支路用于給所述水泵供電，另一供電支路作為海島上人員的生活用電；所述水泵用于抽取海水至所述反滲透海水淡化裝置，所述反滲透海水淡化裝置用于淡化海水，其輸出的淡水輸送至所述淡水箱中；所述淡水箱用于收集存儲所述供暖系統產生的水以及反滲透海水淡化裝置產生的淡水，所述淡水箱具有兩個供水支路，一個供水支路的淡水輸送至所述電解槽，另一供水支路的淡水輸送給海島上的人員使用；所述電解槽將水電解得到氫氣以及氧氣，其中，所述電解槽輸出的氧氣通入所述燃油發電機供燃料富氧燃燒，輸出的氫氣通入所述二氧化碳氫化反應器；所述海上可再生能源發電裝置產生的波動電能用于給所述電解槽供電，所述二氧化碳氫化反應器用于將氫氣以及CO2合成碳氫燃料。2.如權利要求1所述的系統，其特征在于，還包括燃料箱，所述燃料箱用于存儲所述二氧化碳氫化反應器合成的碳氫燃料和額外補充的燃料，所述燃料箱的燃料輸出端與所述燃油發電機的燃料輸入端連接...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張德明，秦江，王靜貽，馮宇，王紫璇，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學深圳，
類型：發明
國別省市：