专利名称：海洋能综合发电及氢能生产的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于在海上生产电能及氢能的生产装置，涉及纯绿色可再生的海洋能发电的生产和存储技术领域，是同时将几种海洋能转化为电能和将电能转为氢能的生产技术。
背景技术：
已知海洋能发电技术包括:海浪能发电技术、海风能发电技术、海流能发电技术、海洋温差能发电技术和海洋盐差能发电技术等等。目前在复杂多变无序的海洋世界里，只有近岸的海浪能发电技术和海风能发电技术等应用较成功，可以各自独立发电，而离岸(深海)的海洋“波能发电”技术应用则刚刚起步。其最大的缺陷是单一种类的海洋能发电系统和抗台风的载体投入巨大、发电量少，受到高成本的制约，难以实施应用和发展，若要在远离大陆的深海独立发电，输电和存储则更加难解决。另外，已知的电解水制氢和氢化合物生产都是在陆地上进行。
发明内容本实用新型是为了寻求一种可以在任何海域、可抗大风浪、即可以利用海洋能独立发电又可以生产氢能源的设施。本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是:主要由浮在海面上可抗台风的巨大载体、安装在载体上下的海洋能发电系统和氢能生产系统构成；由海洋能转换成的电力除直接供电以外，还可以通过电解水产生氢气和氧气等，进行能量的转换。本实用新型特点是:海洋能是由海洋风能发电系统、海浪能发电系统、海流能发电系统、海洋温差能发电系统、海洋盐差能发电系统等其中至少两种能源构成。本实用新型的有益效果是:适用于所有海洋能丰富的海区，实现海洋能——电能——氢能的转换，实际上是将海洋能转化为电能和将电能转换为氢能的两种技术相结合，利用氢能的生产实现了将多余或者全部的电能进行转化存储的技术突破，解决了离岸单一海洋能发电载体投入大、发电少、成本高、海上输电难和电能不能存储等等的难题，打开了向海洋深处索取能源、独立发电的大门。本实用新型意义在于:除近岸直接向陆地、人造海上设施和海岛等输送电力、淡水以及氢能源以外，在不能通过海缆输电的浩瀚的深海实现了海洋能的开发和利用，通过“氢和氢的化合物”进行能量储存，解决了远离大陆单一海洋能发电和输电不经济的难题。
图1表示本实用新型的一种典型的代表形式，表示在单一载体上应用多种海洋能发电和氢能转换的生产技术形式，作为代表模式来说明本实用新型的生产工艺和结构，其中:[0011]1、图中6是刚性“载体”。2、图中7是指载体中的“浮体”。3、图中4虚线代表理想的“海平面”。4、图中3是设置在载体上的“制氢系统”。5、图中I是表示安装在载体上面的“风力发电机”。6、图中2代表分散在载体表面或接近表面的若干“光伏发电”。7、图中5是设在海面下，接近海面位置的“海浪发电机”。8、图中8是代表设置在海面以下的“其它发电系统”。9、图中9是代表“锚定设施”。
具体实施方式
图1所示，本实用新型在同一个巨大载体上的氢能生产系统和上下空间的各种海洋能发电系统形成了统一的刚体。而实际上载体可以增加、海洋能发电系统也可以不同的形式设在附近海面上或下的任何位置。1、结构要素和作用:1.1载体:刚性载体(6)浮于海平面⑷上，是由一大型的钢结构组成，承载着上下所有的“负荷”，由于载体(6)是钢架式结构，不但整体强度高，而且透风系数很大，故可以在台风的恶浪中安全运营。1.2浮体:巨大的浮体(7)数量和位置不限，在载体(6)下面，构成载体￠)的一部分，通过调整内部的“压仓水”，就可以保持载体(6)的整体水平度和吃水深度。其还可用
于存储“氢”等气体。1.3海平面:海平面⑷是指理想海平面的位置，一般在载体(6)的中部，恶略天气则提高到载体(6)平面以上，减少风浪的干扰。1.4制氢系统:制氢系统(3)包括:配电、制氢、金属、氢化合物和氢储存等等生产设施，可以设置在载体(6)表面，也可以隐藏于其中，通过电解海水将电能转换为压缩氢气、液氢、氢化合物或其他高能耗的产品，例如:液氨、金属、、碳氢化合物及树脂等产品。1.5风力发电机:安装在载体(6)和海浪发电机(5)上面的风力发电机⑴是以立式风力发电机为例示范，实际上也可以应用垂直轴的风机，具体安装位置、种类和数量是由设计需要而定。1.6光伏发电:光伏发电(2)所指之处是光伏发电机分散设置在载体(6)表面或接近表面的范围，空间位置和数量由设计决定。1.7海浪发电机:海浪发电机(5)共分两种发电类别:离岸的海浪波能发电和近岸的海浪能发电两种，通过吸收海浪所蕴含的能量进行发电。安装位置并不局限于海平面(4)以下，甚至一部分也可能在海平面(4)以上，但具体的发电形式选择和数量则由设计决定。本图所示的具体机型是离岸的海浪波能发电机，通过转化海浪波能进行发电，与整个设施刚性连接，但也可以独立分散在附近。1.8其它发电系统:图中其它发电系统⑶代表设置在海平面⑷以下的海流发电、盐差发电和温差发电系统的统一名称，部分设备也可能在海平面(4)以上，发电形式选择则是通过具体海洋能蕴藏布局而定，可能是其中的全部也可能是其中的几种。[0031]图上其它发电系统⑶是以海流发电为例来表示其中的一种发电形式和安装位置，但实际并不局限于中心，也可以设在四周，甚至脱离整体独立存在附近海中。1.9锚定设施:锚定设施(9)是表示整机锚定在底部安装形式的锚链系统，但这不是唯一的固定方案。2、工作原理:图1所示是本实用新型大型刚性一体结构的图示，选定在海洋能丰富的深海海区，由锚定设施(9)固定在海底。其中:海浪发电(5)、风力发电机(I)、光伏发电(2)和其它发电系统(8)转换海洋能为电能，而制氢系统(3)将电能转换为氢等高能产品并存储。2.1平衡原理:图中若干浮体(7)承载着大型的载体(6)和整个系统设施的重量，浮在海平面(4)上，并通过人工或自动控制着浮体(7)内部水量来保持整体的平衡，甚至没入水中来抗拒恶略天气的影响。2.2发电原理:本实用新型由于立体发电，故发电量大且可以互补。图1中海浪发电(5)是以海浪波能发电为例，利用分段可变翼的导叶转换大面积海浪“波能”发电。其它利用海浪发电技术没有表示。图1中以立式风力发电⑴为例，表示可以设立在载体(6)中心和周围发电，但不排除其它类型风力发电机的发电形式、位置和数量。图1中光伏发电(2)设在载体(6)表面或上方,利用光能来发电。图1中其它发电系统⑶是以“海流发电设施”示范，以刚性一体的安装模式为代表，说明其它发电系统(8)可以利用海流动能、海洋不同位置的温差能和海洋中存在的盐差能来发电。另外，其它发电系统(8)实际也可以非刚性一体，而独立存在于不同深度的海面下，。2.3氢能生产:制氢系统(3)可以通过电解海水转化电能产生氢气和氧气等高能产品，再通过氢的压缩或进行氢化合物的转换大量的储存，例如:液氢、合成氨、金属氢化合物、金属、树脂等等。3、技术优势和用途:3.1海洋能发电优势:本实用新型可以通过几种海洋能发电，再生产出可储存的氢能源或氢产品，也就是可以将海洋能转换为氢能储存，破解了在远离陆地的深海进行海洋能发电和输电不经济的技术瓶颈。3.2技术关键:面对大海“单一海洋能”的开发，发电和输电费用高，发电成本难以被接受，这是限制了海洋能开发和发展的一道难以逾越的关口，尤其是深海海洋能发电的开发更是如此。本实用新型在深海通过转换几种海洋能为低成本的氢能进行存储，这是本实用新型的技术关键。3.3载体投入优势:本实用新型虽然可利用经济的轻质混凝土海上载体技术，一个大型载体(6)的费用还是较大，但由于多种发电系统共用，则分摊了投入，那么相对费用投入就是经济的，所以在一个大型载体(6)上进行多种“海上发电”的形式具有极大的低投入优势。3.4发电和存储成本优势:在海洋能丰富的深海，在大型载体(6)上，本实用新型共用一套配电设备和能量转换系统进行多种海洋能自产自销式的发电，这样不但节省了各自昂贵的输电、配电设施的重复投入，而且还分担或抵消了氢能转换、存储设施的投入，故优势明显。3.5基础投入优势:本实用新型由于生产过程是在海上的载体(6)上进行，即没有陆地上的土地和基础设施投入，也不对陆地造成安全威胁，故基本建设和安全成本也极大地降低。3.6运输优势:本实用新型可以在广阔的海洋里不管何处都可以利用海洋能来生产氢能源等产品，氢能源可以像“商品”一样运输，优势极大。3.7应用优势:如果在深海里发电周围没有电力接受单位时，或者有电力接受单位而夜间用电低谷时，以及在台风季节发电高峰时，本实用新型就可以将多余的电能及时转换为氢能或氢产品储存，这就平衡了生产。3.8结论:本实用新型通过多种海上发电系统共同发电和氢能转换的技术，简化了海洋能发电工艺和存储的技术难题，使海洋能发电经济可行。综上所述，本实用新型虽然总基础投入大，但共同发电的系统多，总发电量也大，那么转换为氢能的投入和成本经分摊后就较低。又由于氢能源产品用常规海上运输替代了昂贵的海底输变电系统的投入，这样就开拓出一种全新的海洋能开发工艺，技术和成本的优势非常明显。我们相信，大规模海洋能开发的时代即将到来。
权利要求1.海洋能综合发电及氢能生产的装置主要由浮在海面上的载体、载体上、下的海洋能发电系统和氢能生产系统构成，由海洋能转换成的电力除直接供电以外，还可以通过电解水产生氢气和氧气等，进行能量的转换，其特征是:所述海洋能综合发电是由海洋风能发电系统、海浪能发电系统、海流能发电系统、海洋温差能发电系统、海洋盐差能发电系统等其中至少两种能源发电系统构成。
2.根据权利要求1所述的海洋能综合发电及氢能生产的装置，其特征是:载体主要是由一个或几个浮体以及浮体之间的连接部件共同构成的一个刚体。
3.根据权利要求1所述的海洋能综合发电及氢能生产的装置，其特征是:载体用人工调节或自动调节浮体内的压仓水来保持整体的平衡和吃水深度。
4.根据权利要求1所述的海洋能综合发电及氢能生产的装置，其特征是:氢能生产系统是指用电解法生产氢、氧和氢化合物的生产设备。
5.根据权利要求1所述的海洋能综合发电及氢能生产的装置，其特征是:氢气可以储存在载体的浮体内，也可以储存在载体上。
6.根据权利要求1所述的海洋能综合发电及氢能生产的装置，其特征是:海洋风能发电系统可以是水平轴风机也可以是垂直轴风机，可以设在载体上也可以设在海浪发电机上。
专利摘要本实用新型海洋能综合发电及氢能生产的装置主要由载体以及载体上、下部位的海洋能发电系统和氢能生产系统构成。其可以在同一海区巨大的载体上，利用不同深度的两种或两种以上的海洋风能、海浪波能、海流能、海洋温差能、海洋盐差能等等发电系统共同发电，为陆地或海上设施供电。尽管巨大载体的投入大，但多种海洋能的总发电功率也大，故单位发电成本较低，解决了单一海洋能发电成本高难以应用的难题。由于发出的电能可以原地转换为氢能储存，省略了昂贵长距离海底电力输送系统和电力平衡系统，这样本实用新型就可以在没有用电户，任何多种海洋能蕴藏丰富的海区进行海洋能发电，再通过电解海水制氢，生产出纯绿色可再生新能源输出或储存。
文档编号F03B13/14GK203161445SQ20122058469
公开日2013年8月28日 申请日期2012年10月28日 优先权日2012年10月28日
发明者宋文复 申请人:宋文复