專利名稱：一種自然能源發(fā)電及電解海水或苦咸水的綜合應(yīng)用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自然能源應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用自然能源發(fā)電并利用其產(chǎn) 生的電能電解海水或苦咸水進(jìn)而制得能夠被二次利用的氧氣和氫氣的綜合應(yīng)用系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明的申請人曾于2009年09月09日向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交了名稱為“水流海 浪潮汐動能和風(fēng)能太陽能發(fā)電的綜合系統(tǒng)”的發(fā)明專利申請，其公開號為CN101649813。該發(fā)電系統(tǒng)能夠?qū)⑺鲃幽?、風(fēng)能、太陽能有機(jī)地結(jié)合在一起，有風(fēng)能時風(fēng)力發(fā) 電，有光能時光能發(fā)電，有水流動能時水流動能發(fā)電，三項(xiàng)條件都具備時風(fēng)能、太陽能和水 流動能同時發(fā)電，三種發(fā)電方式既可互補(bǔ)，又可共同作功，無需筑壩蓄水提高水位落差，無 論洪期水位上漲或枯水期水位下落，都可動能發(fā)電。海洋風(fēng)能發(fā)電廠和海洋太陽能發(fā)電廠建造昂貴的主要原因包括固定安裝困難和 海底遠(yuǎn)距離輸送電能的困難。而上述系統(tǒng)有機(jī)地將動能水流發(fā)電和風(fēng)能太陽能結(jié)合，大大 地降低了建造固定安裝成本，也大大降低了輸送電能的成本和輸送電能的損失，其結(jié)構(gòu)簡 單，成本較低，可減少電能輸送的損耗，這一優(yōu)點(diǎn)對河流、海浪、潮汐發(fā)電尤其重要。由于自然能源具有不穩(wěn)定的特性，以風(fēng)能為例，很特別的地方就是“風(fēng)力發(fā)電機(jī)的 出力與風(fēng)速是三次方的關(guān)系”，即風(fēng)速增大一倍，發(fā)電功率增大八倍，其電壓、電流、頻率、電 量和輸出電能很不穩(wěn)定，盡管加入了三能互補(bǔ)和三能共同作功發(fā)電，在大容量的不穩(wěn)定的 風(fēng)電并入電網(wǎng)時，仍然會引起電網(wǎng)電壓的大幅度波動。這也是為什么在風(fēng)速特別大時風(fēng)力 發(fā)電機(jī)需要快速卸載進(jìn)行保護(hù)的原因，因?yàn)楣β实淖兓忍?，速度又太快，如果不能?在極短的時間里“卸載”，超大的風(fēng)能能量肯定會損壞機(jī)組。為了避免“卸載”對電能的浪費(fèi)，可使用蓄電池來儲存過載的電能。但鉛酸電池的 功率容量有限，并且價格特別昂貴，大量的使用還有鉛污染問題；鎳氫電池與鋰離子電池受 限于這兩種元素的數(shù)量和特別昂貴的價格的限制，也不能夠采用；其它的儲能方式，如壓縮 空氣儲能；飛輪儲能等等都因?yàn)樾侍?、容量太小，也不能使用?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、有利于推廣和保護(hù)環(huán)境的自然能 源發(fā)電及電解海水或苦咸水的綜合應(yīng)用系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了 一種自然能源發(fā)電及電解海水或苦咸水的綜合 應(yīng)用系統(tǒng)，包括自然能源發(fā)電裝置，還包括氫能電解水發(fā)生器，所述發(fā)電裝置的電能輸出端 與所述電解水發(fā)生器在電路上相連接，用于電解經(jīng)過預(yù)處理的海水或苦咸水產(chǎn)生氫氣和氧氣。優(yōu)選地，所述自然能源發(fā)電裝置具體為水流海浪潮汐動能和風(fēng)能太陽能發(fā)電裝 置，或單一的風(fēng)能發(fā)電裝置，或單一的太陽能發(fā)電裝置，或太陽能風(fēng)能互補(bǔ)發(fā)電裝置。。優(yōu)選地，所述發(fā)電裝置的電能輸出端分成兩條供電支路，其中一條供電支路直接并入電網(wǎng)；另一條供電支路與氫能電解水發(fā)生器在電路上相連接。優(yōu)選地，所述發(fā)電裝置的電能輸出端僅與氫能電解水發(fā)生器在電路上相連接而不 并入電網(wǎng)。優(yōu)選地，所述電解水發(fā)生器的氫氣輸出端設(shè)有氫氣儲存器；所述電解水發(fā)生器的 氧氣輸出端設(shè)有氧氣儲存器。優(yōu)選地，所述電解水發(fā)生器產(chǎn)生的氫氣和氧氣通過管道或交通工具進(jìn)行輸送。優(yōu)選地，進(jìn)一步包括氫能燃料電池或氫能燃料發(fā)電器，其氫氣進(jìn)氣端與所述氫氣 儲存器的氫氣輸出端相連接，用于使用氫氣和空氣產(chǎn)生電能和水；所述氫能燃料電池或氫 能燃料發(fā)電器在工作過程中所產(chǎn)生的水匯集于純凈水水箱。優(yōu)選地，所述氫氣儲存器中的氫氣經(jīng)過氫氣液化裝置后被制成液態(tài)氫，通過氫電 同軸電纜同時輸送液態(tài)氫和電能。優(yōu)選地，所述氫電同軸電纜的中心部分為用于輸送液態(tài)氫的液態(tài)氫封閉管，所述 液態(tài)氫封閉管的周圍為用于輸送電能的金屬線，所述氫電同軸電纜的最外層為隔熱、絕緣 的防護(hù)層。優(yōu)選地，所述氫電同軸電纜的最外層為隔熱、絕緣的防護(hù)層，其內(nèi)腔為液態(tài)氫輸送 通道，內(nèi)部分布有輸送電能的金屬線。本發(fā)明針對水流海浪潮汐動能和風(fēng)能太陽能發(fā)電裝置的卸載和存儲問題，設(shè)計了 一套行之有效的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)電裝置產(chǎn)生的電能超過用電需要而需要卸載時，可利 用多余的電能來電解海水或苦咸水，產(chǎn)生氫氣和氧氣，然后分別存儲，使電能以氫的形式得 以“卸載”和存儲，氫氣可以用管道或交通工具輸送，類似于天然氣輸送，可通往城市，小鎮(zhèn)， 農(nóng)村或海島等需要用電的地方，然后由燃料氫電池以氫和空氣為原料產(chǎn)生電能和清潔的 水，將氫氣重新轉(zhuǎn)化為電能，氧氣可以供給醫(yī)用和富氧燃燒。本發(fā)明即解決了水流海浪潮汐動能和風(fēng)能太陽能發(fā)電裝置發(fā)電的存儲問題，又解 決了海水或苦咸水節(jié)能淡化的問題。并且更進(jìn)一解決了我國西部地區(qū)缺水少電的問題，因 為由海水產(chǎn)生的氫氣最輕，長距離管道輸送氫氣效益最高?？梢詫⒌娘嬘盟碗娔芡?過輸送氫氣，運(yùn)送到邊遠(yuǎn)缺水的西部地區(qū)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，有利于推廣和環(huán)境 保護(hù)。


圖1為本發(fā)明第一具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中氫電同軸電纜的切面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3另一種氫電同軸電纜的切面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中130.氫電同軸電纜 132.液態(tài)氫密封管 134.電源輸送金屬136.防護(hù)層
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的核心是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、有利于推廣和保護(hù)環(huán)境的自然能 源發(fā)電及電解海水或苦咸水的綜合應(yīng)用系統(tǒng)。為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和
具體實(shí)施例方式
4對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。請參考圖1，圖1為本發(fā)明第一具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，在此具體實(shí)施方式
中，本發(fā)明所提供的自然能源發(fā)電及電解海水或苦 咸水的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，包括水流海浪潮汐動能和風(fēng)能太陽能發(fā)電裝置。該發(fā)電裝置包括風(fēng)能發(fā)電機(jī)、太陽能發(fā)電組和水流動能發(fā)電機(jī)組三部分，三能互 補(bǔ)，三能共同做功發(fā)電獲得大量的電力，其電能輸出端分成兩條供電支路，其中一條供電支 路直接并入電網(wǎng)，另一條供電支路與電解水發(fā)生器在電路上相連接，輸出的電流輸入到氫 能電解發(fā)生器中，用于電解經(jīng)過預(yù)處理的海水或苦咸水產(chǎn)生氫氣和氧氣。電解發(fā)生器是質(zhì)子交換膜電解發(fā)生器，使用海水或苦咸水(直接取至于受污染的 河流)作為水源，經(jīng)過超微過濾預(yù)處理的苦咸水進(jìn)入電解發(fā)生器，每小時可以產(chǎn)生1.42標(biāo) 準(zhǔn)立方英尺的氫氣和12. 6立方英尺的氧氣，電解水發(fā)生器的氫氣輸出端設(shè)有氫氣儲存器、 氧氣輸出端設(shè)有氧氣儲存器，可同時存儲氫氣和副產(chǎn)品氣。 當(dāng)然，氧氣也可以直接釋放到大氣中。本實(shí)施案例中的氫氣存儲罐可存儲200-400立方英尺的氫氣，直接儲存在氫氣存 儲罐中的氫氣，進(jìn)入氫能燃料電池或氫能燃料發(fā)電器。由氫能燃料電池或氫能燃料發(fā)電器 使用氫氣產(chǎn)生電能和潔凈水。本實(shí)施案例中的氫能燃料電池或氫能燃料發(fā)電器的輸出電量 為80-600瓦，用電持續(xù)時間以200立方英尺的氫氣存儲來說，500瓦可運(yùn)行14小時，100瓦 可運(yùn)行超過24小時。氫能燃料電池或氫能燃料發(fā)電器使用氫氣產(chǎn)生的潔凈水，存入潔凈水 水箱。本實(shí)施案例每小時最多可以產(chǎn)生出830加侖的潔凈水，每天24小時可以產(chǎn)生20000 加侖的潔凈水。一般而言，本發(fā)明所生產(chǎn)的氫氣和氧氣可以當(dāng)?shù)厥褂茫袝r與用電和用水的用 戶也會有一定的距離，需要用電時和在需要用電的地方以及需要用水時和用水的地方產(chǎn)生 電能和清潔純凈的水，同樣也是我們的目的。這就存在氫氣輸送的需求。按照氫在輸運(yùn)時 所處狀態(tài)的不同，可以分為氣氫輸送、液氫輸送和固氫輸送。其中前兩者是目前正在大規(guī)模 使用的兩種方式。根據(jù)氫的輸送距離、用氫要求及用戶的分布情況，氣氫可以用管網(wǎng)，或通 過高壓容器裝在車、船等運(yùn)輸工具上進(jìn)行輸送。管網(wǎng)輸送一般適用于用量大的場合，而車、 船運(yùn)輸則適合于量小、用戶比較分散的場合，液氫、固氫輸運(yùn)方法一般是采用車船輸送。經(jīng)過管道輸送氫是最有效的長距離輸送方法。目前管道輸送過程中的氫損失率要 比同樣距離輸電過程能量損失率(約7. 5 8%)高。氫氣的輸送之所以效率低，原因在于 儲氫密度太低。目前各種輸送氫氣的方法實(shí)際是輸送儲存的氫。如果儲氫密度提高了，輸 送氫氣的效率自然也就提高。本發(fā)明公開了一種氫電同軸電纜的輸送技術(shù)，可大幅度提高 能量(氫能和電能)輸送效率。請參考圖2，圖2為圖1中氫電同軸電纜的切面結(jié)構(gòu)示意圖。氫氣儲存器中的氫氣經(jīng)過氫氣液化裝置后被制成液態(tài)氫，并通過氫電同軸電纜同 時輸送液態(tài)氫和電能。如圖所示，氫電同軸電纜130的中心部分為用于輸送液態(tài)氫的液態(tài) 氫封閉管132，液態(tài)氫封閉管132的周圍為用于輸送電能的金屬線134，氫電同軸電纜的最 外層為高度隔熱、絕緣的防護(hù)層136。電纜中心的部分輸送液態(tài)氫，同時利用液態(tài)氫極低的 溫度保持外層金屬線處于超導(dǎo)狀態(tài)，因?yàn)闆]有電阻，電流通過就不會發(fā)熱，能夠大規(guī)模輸送 電能，大大減少輸電的損耗。
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傳統(tǒng)的高壓遠(yuǎn)距離輸電過程能量損失率約為7. 5 8%，利用氫電同軸電纜可降 低為2%左右；同樣距離輸送液態(tài)氫過程能量損失率約為10-12%，由于液態(tài)氫的重量輕， 在電纜中心的揮發(fā)也少，有利于減少液態(tài)氫的損耗，遠(yuǎn)距離輸輸液態(tài)氫可降低為4%左右。 氫電同軸電纜的最外層是高度隔熱、絕緣的防護(hù)層。這樣整個氫電同軸電纜的內(nèi)部都保持 在極低的溫度狀態(tài)，即唯持了氫氣的液態(tài)，又同時使外層金屬線處于超導(dǎo)狀態(tài)。請參考圖3，圖3另一種氫電同軸電纜的切面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該氫電同軸電纜130并未使用液態(tài)氫封閉管，其最外層為高度隔熱、絕 緣的防護(hù)層136，內(nèi)層周圍均勻分布輸送電能的金屬線134，整個液態(tài)氫與輸送電能的金屬 線134處于同一輸送通道中，更大的提高了保持液態(tài)氫的極低溫度狀態(tài)，同時也使外層金 屬線處于超導(dǎo)狀態(tài)，使電阻更低，更能夠大大減少輸電的損耗，而且外層金屬線也對液態(tài)氫 起到很大的保護(hù)作用。在上述實(shí)施例中，所產(chǎn)生的氫氣可以作為儲存電能的方法，解決了蓄電池容量太 小的難題。并且產(chǎn)生的氫氣儲存在氫氣罐中，所產(chǎn)生的氫氣可以在當(dāng)?shù)鼗虮还艿阑蚪煌ü?具(車載或船載)輸送到目的地后，氫氣可以直接由氫能燃料電池或氫能燃料裝置產(chǎn)生電 能和純凈的水，也可以作為廚房用燃燒氣體，或用作燒烤燃料，或作為外源式發(fā)動機(jī)(斯特 林發(fā)動機(jī))燃燒氣體或燃料，所產(chǎn)生的氧氣可以直接用于醫(yī)院、家庭使用，也可以直接用于 富氧燃燒或其它用途?？傊?，不論是使用管道和交通工具(車載或船載)輸送氫，還是使用多層氫電同軸 電纜輸送氫，達(dá)到用戶所在地或需要使用潔凈的飲用水的地方，氫氣最終都進(jìn)入氫能燃料 電池或氫能燃料發(fā)電器。使用質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)，氫氣和氧氣分別到達(dá)電池的陽極和陰極，在膜 的陽極一側(cè)，氫氣在陽極催化劑的作用下解離為氫離子(質(zhì)子)和帶負(fù)電的電子，氫離子以 水合離子的形式，在質(zhì)子交換膜中從一個磺酸基轉(zhuǎn)移到另一個磺酸基，穿過質(zhì)子交換膜，最 后到達(dá)陰極，實(shí)現(xiàn)質(zhì)子導(dǎo)電。與此同時，陰極的氧分子與催化劑激發(fā)產(chǎn)生的電子發(fā)生反應(yīng)， 變成氧離子，在陽極帶負(fù)電終端和陰極帶正電終端之間產(chǎn)生了一個電壓。如果此時通過外 部電路將兩極相連，電子就會通過回路從陽極流向陰極，從而產(chǎn)生電流。同時，氫離子與氧 離子發(fā)生反應(yīng)生成水，就是潔凈的水。從海水電解產(chǎn)生氫，因此得到潔凈水，就是海水淡化。 使用高污染地區(qū)的苦咸水電解產(chǎn)生氫，得到的潔凈水，就是農(nóng)村安全飲用水。使用氫電同軸電纜輸送技術(shù)，可以將飲用水和電力，通過輸送氫氣，長運(yùn)送到邊遠(yuǎn) 缺水和缺電的地區(qū)，在達(dá)到使用當(dāng)?shù)睾?，才產(chǎn)生電能和飲用水。即使用水流海浪潮汐動能和風(fēng)能太陽能發(fā)電裝置產(chǎn)生的電能淡化海水和苦咸水， 使其達(dá)到飲用水的指標(biāo)。并且可以長距離管道輸送氫氣達(dá)到西部邊遠(yuǎn)地區(qū)，在當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生電 能和清潔的水源。節(jié)省大量的輸電耗電費(fèi)用和節(jié)省大量的輸送水的費(fèi)用，因?yàn)橛珊Ｋ蚩?咸水所產(chǎn)生的氫氣最輕，輸送氫氣的管道壓力不高，管道的強(qiáng)度不用太高，長距離管道輸送 氫氣效益最高?？梢詫⒌娘嬘盟碗娏?，通過輸送氫氣，運(yùn)送到邊遠(yuǎn)缺水和缺電的地 區(qū)。目前我國農(nóng)村安全飲水工作目標(biāo)已經(jīng)確定“十一五”期間重點(diǎn)解決高氟水，高砷水，苦 堿水，污染水等飲水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)地區(qū)以及飲用水供應(yīng)嚴(yán)重不足地區(qū)6000-8000萬人的飲水 安全問題，該技術(shù)的使用將會大大改變我國的能源和水源格局和分布。本發(fā)明所使用的海水是用于淡化海水作為飲用水、中水或其它用途的水源；所使用的苦咸水是用于農(nóng)村或其它缺水地區(qū)作為飲用水、中水或其它用途的水源；所述使用的 污水(任何形式的污染及河流、地表水或地下水)是用于農(nóng)村或其它缺水地區(qū)作為飲用水、 中水或其它用途的水源。本發(fā)明可以安裝在任何固定的地點(diǎn)，如陸地，島嶼，港口，碼頭，海域等等；也可以 安裝在任何移動的物體，如車輛，火車，和各種陸上交通工具；輪船，軍艦，和各種陸上交通 工具；飛機(jī)，飛船和各種空中交通工具。本發(fā)明所涉及到的“氫能技術(shù)”已被列入《科技發(fā)展“十五”計劃和2015年遠(yuǎn)景規(guī) 劃(能源領(lǐng)域)》。氫能所具有的清潔、無污染、效率高、重量輕和儲存及輸送性能好、應(yīng)用形 式多等諸多優(yōu)點(diǎn)，贏得了人們的青睞。利用氫能的途徑和方法很多，例如航天器燃料、氫能 飛機(jī)、氫能汽車、氫能輪船、氫能發(fā)電、氫介質(zhì)儲能與輸送，以及氫能空調(diào)、氫能冰箱等等，有 的已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，有的正在開發(fā)，有的尚在追求和探索。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和氫能系統(tǒng)技術(shù)的 全面進(jìn)展，氫能應(yīng)用范圍必將不斷擴(kuò)大，氫能將深入到人類活動的各個方面，直至走進(jìn)千家 萬戶。這里需要說明的是，海水(或苦咸水)淡化方法很多，生產(chǎn)出的淡水也風(fēng)味各異， 但以經(jīng)濟(jì)合算的標(biāo)準(zhǔn)衡量，仍然不盡如人意。表面看海水淡化很簡單，只要將咸水中的鹽與 淡水分開即可。最簡單的蒸餾法，將水蒸發(fā)而鹽留下，再將水蒸氣冷凝為液態(tài)淡水。另一個 海水淡化的方法是冷凍法，冷凍海水，使之結(jié)冰，在液態(tài)淡水變成固態(tài)的冰的同時，鹽被分 離了出去。一種新的海水淡化方式就是反滲透法。這種方法利用半透膜來達(dá)到將淡水與鹽 分離的目的。這三方法都有難以克服的弊病。蒸餾法會消耗大量的能源，得到的淡水卻并 不多。冷凍法同樣要消耗許多能源，得到的淡水卻味道不佳，難以使用，反滲透法盡管能源 消耗少，但建造價格和運(yùn)行成本非常昂貴。氫能源方式是一種最干凈和最環(huán)?？梢匝h(huán)的可大規(guī)模利用的能源方式。將水進(jìn) 行電解就可以得到氫和氧兩種氣體。以前傳統(tǒng)的技術(shù)要消耗5度電才能夠電解出1立方米 氫氣，本發(fā)明利用的技術(shù)只需要2. 5度電能就可電解產(chǎn)生1立方米的氫氣，并且使用的是取 之不盡、用之不竭的水流海浪潮汐動能和風(fēng)能太陽能，利用大規(guī)模的水流海浪潮汐動能和 風(fēng)能太陽能進(jìn)行大規(guī)模的電解水制氫，會得到大量的最干凈的能源一一氫氣，1公斤水電 解后不但可以得到1/9公斤的氫氣(1立方米)并且還可以得到8/9公斤的氧氣(0. 45立 方米)和0. 3/10公斤的海鹽和氯堿。有了大規(guī)模的氫氣能源，就能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的能量儲 存，解決現(xiàn)有模式的電能儲存難題并且不會對環(huán)境有任何影響。氫氣能源可以長時間儲存、可以管道長距離輸送，可以直接用來大規(guī)模發(fā)電，更可 以提供給汽車、火車、飛機(jī)、輪船等移動的交通運(yùn)輸工具使用，氫氣燃燒利用后除產(chǎn)生能量 外，只產(chǎn)生水蒸氣，冷凝后就是純水，是最清潔、最環(huán)保的能源。這里，氫只是能量的中間狀 態(tài)，起到了轉(zhuǎn)換能量的作用，將巨大的自然能源，通過發(fā)電一電解海水一制氫制氧一氫氣能 源一發(fā)電、制熱、炊事、取暖、交通工具使用等過程后又變成了水，這些水返回到大自然的水 系統(tǒng)循環(huán)中為下一次的能量轉(zhuǎn)換循環(huán)中再利用。水流海浪潮汐動能和風(fēng)能太陽能發(fā)電裝置所產(chǎn)生的電能只需進(jìn)行最簡單的變壓、 整流處理，將電壓通過變壓器調(diào)整到所需電壓，交流電整流為直流電即可，不需要昂貴的高 精度的電子、電能調(diào)控設(shè)備，同時無論什么樣的發(fā)電量，只要發(fā)電機(jī)發(fā)電就能夠利用，發(fā)電 量小時電解的氫氣數(shù)量較少，發(fā)電量大時產(chǎn)生的氫氣就很多，在整個的發(fā)電制氫過程中所有的電能都可以全部的轉(zhuǎn)化為氫氣，只是轉(zhuǎn)化的快慢不同而已。這樣的制氫風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 最少比并網(wǎng)機(jī)組便宜一半甚至更多，僅以風(fēng)電制氫模式為例，風(fēng)電制氫模式要比風(fēng)電并網(wǎng) 模式的電能利用效率高4倍以上，也就是說，“1臺1000千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，進(jìn)行風(fēng)電制 氫模式時產(chǎn)生的真正有價值的能源，大于或者等于4臺1000千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)模式 機(jī)組”。不僅如此，風(fēng)電制氫模式對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡化控制方面還有特別好的輔助性能制 氫電解設(shè)備與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組連接后在制氫時實(shí)際上就成了機(jī)組的“功率阻尼器”(也可以叫 電力制動器)，隨時在調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機(jī)的“出力”(功率輸出)，風(fēng)速變大時這些電能功率會 自動的加大產(chǎn)氫氣的數(shù)量，風(fēng)速變小時可以“隨時減少機(jī)組的出力”降低產(chǎn)氫氣的數(shù)量。電解制氫方式可以迅速的對功率進(jìn)行快速大幅度的調(diào)整，比如1臺機(jī)組供應(yīng)3臺 制氫電解罐，在小風(fēng)、中風(fēng)時只需要有1臺電解罐工作即可，大風(fēng)時2臺罐工作，在電解時風(fēng) 速變化小時僅僅是產(chǎn)氫氣的速度變化，風(fēng)速瞬間變大為臺風(fēng)時，3臺電解罐同時工作在最大 負(fù)荷狀態(tài)，利用“電力制動”效應(yīng)拖住風(fēng)機(jī)不致發(fā)生“飛車”，機(jī)組需要進(jìn)行“偏頭調(diào)速”(風(fēng) 力發(fā)電機(jī)的效果最好的調(diào)速方式，只是調(diào)速時間長)時在“電力制動”的制動力的“柔性剎 車”作用下，機(jī)組有充裕的時間保證安全偏頭調(diào)速進(jìn)行安全停機(jī)，這也是并網(wǎng)機(jī)組無法實(shí)現(xiàn) 的特點(diǎn)。從整個的經(jīng)濟(jì)效益方面分析，不僅產(chǎn)出巨大，而且可以大幅度的降低風(fēng)力發(fā)電機(jī) 的制造成本，比如“千萬千瓦級規(guī)模的風(fēng)電場”如果采用并網(wǎng)模式大概得投入1000億元，而 采用制氫模式時，僅機(jī)組的制造成本就可以降低到300億元甚至更少，且管理運(yùn)行費(fèi)用也 比并網(wǎng)模式低很多。因此，風(fēng)電制氫并不是僅僅提供一種能源，而是不但提供了大量的氫能源，還提供 和產(chǎn)出多種有直接經(jīng)濟(jì)效益的產(chǎn)品和大幅度的降低了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制造成本，而是有很 好的經(jīng)濟(jì)效益和很好的環(huán)保效益的模式。更有意義的是切實(shí)的達(dá)到了大量減少二氧化碳的目的，從能源總量上看，利用取 之不盡用之不竭的大規(guī)模風(fēng)能轉(zhuǎn)化為氫能源，同樣是利用取之不盡用之不竭的大量海水， 海水在能量的轉(zhuǎn)換中扮演了能量轉(zhuǎn)換的中間角色，進(jìn)行了大量能源的轉(zhuǎn)換，尤其是氫能源 有可儲存、可調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，很方便人們的使用，使用后又復(fù)原為水(還是純水)，可以繼續(xù)在 風(fēng)電的電解下進(jìn)行下一個循環(huán)、分解、利用。以上對本發(fā)明所提供的自然能源發(fā)電及電解海水或苦咸水的綜合應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行 了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例 的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修 飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
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權(quán)利要求
一種自然能源發(fā)電及電解海水或苦咸水的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，包括自然能源發(fā)電裝置，其特征在于，還包括氫能電解水發(fā)生器，所述發(fā)電裝置的電能輸出端與所述氫能電解水發(fā)生器在電路上相連接，用于電解經(jīng)過預(yù)處理的海水或苦咸水產(chǎn)生氫氣和氧氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然能源發(fā)電及電解海水或苦咸水的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，其特征 在于，所述自然能源發(fā)電裝置具體為水流海浪潮汐動能和風(fēng)能太陽能發(fā)電裝置，或單一的 風(fēng)能發(fā)電裝置，或單一的太陽能發(fā)電裝置，或太陽能風(fēng)能互補(bǔ)發(fā)電裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自然能源發(fā)電及電解海水或苦咸水的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，其特征 在于，所述發(fā)電裝置的電能輸出端分成兩條供電支路，其中一條供電支路直接并入電網(wǎng)；另 一條供電支路與氫能電解水發(fā)生器在電路上相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自然能源發(fā)電及電解海水或苦咸水的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，其特征 在于，所述發(fā)電裝置的電能輸出端僅與氫能電解水發(fā)生器在電路上相連接而不并入電網(wǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的自然能源發(fā)電及電解海水或苦咸水的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，其 特征在于，所述電解水發(fā)生器的氫氣輸出端設(shè)有氫氣儲存器；所述電解水發(fā)生器的氧氣輸 出端設(shè)有氧氣儲存器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自然能源發(fā)電及電解海水或苦咸水的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，其特征 在于，所述氫能電解水發(fā)生器產(chǎn)生的氫氣和氧氣通過管道或交通工具進(jìn)行輸送。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自然能源發(fā)電及電解海水或苦咸水的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，其特征 在于，進(jìn)一步包括氫能燃料電池或氫能燃料發(fā)電器，其氫氣進(jìn)氣端與所述氫氣儲存器的氫 氣輸出端相連接，用于使用氫氣和空氣產(chǎn)生電能和水；所述氫能燃料電池或氫能燃料發(fā)電 器在工作過程中所產(chǎn)生的水匯集于純凈水水箱。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自然能源發(fā)電及電解海水或苦咸水的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，其特征 在于，所述氫氣儲存器中的氫氣經(jīng)過氫氣液化裝置后被制成液態(tài)氫，通過氫電同軸電纜同 時輸送液態(tài)氫和電能。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自然能源發(fā)電及電解海水或苦咸水的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，其特征 在于，所述氫電同軸電纜的中心部分為用于輸送液態(tài)氫的液態(tài)氫封閉管，所述液態(tài)氫封閉 管的周圍為用于輸送電能的金屬線，所述氫電同軸電纜的最外層為隔熱、絕緣的防護(hù)層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自然能源發(fā)電及電解海水或苦咸水的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，其特 征在于，所述氫電同軸電纜的最外層為隔熱、絕緣的防護(hù)層，其內(nèi)腔為液態(tài)氫輸送通道，內(nèi) 部分布有輸送電能的金屬線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自然能源發(fā)電及電解海水或苦咸水的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，包括水流海浪潮汐動能和風(fēng)能太陽能發(fā)電裝置，所述發(fā)電裝置的電能輸出端分成兩條供電支路，其中一條供電支路直接并入電網(wǎng)，另一條供電支路與氫能電解水發(fā)生器在電路上相連接；發(fā)電裝置的電能輸出端也可以僅與氫能電解水發(fā)生器在電路上相連接而不并入電網(wǎng)。用于電解經(jīng)過預(yù)處理的海水或苦咸水產(chǎn)生氫氣和氧氣，所述電解水發(fā)生器的氫氣輸出端設(shè)有氫氣儲存器，氧氣輸出端設(shè)有氧氣儲存器。本發(fā)明既解決了水流海浪潮汐動能和風(fēng)能太陽能發(fā)電裝置發(fā)電的存儲問題，又解決了海水或苦咸水節(jié)能淡化的問題。
文檔編號C25B15/08GK101892491SQ20101024010
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月28日
發(fā)明者張建洲 申請人:張建洲