一种海上可再生能源用于海岛水电暖供给的系统及方法

技术领域

本发明属于海上能源综合利用技术领域，尤其涉及一种海上可再生能源用于海岛水电暖供给的系统及方法。

背景技术

有大量的海岛远离大陆，海岛上生活着长期驻守的人员，需要给长期驻守人员提供基本的水电暖供应。目前，海岛上的电力主要采用柴油发电机提供，柴油是通过定期从大陆运输来补给；柴油发电存在高成本、高噪声、高碳排放和高污染排放等问题。

海岛淡水主要是通过自然获取、大陆引水及海水淡化三种方式实现，自然获取方式收集的淡水资源有限，大陆引水成本较高且有较高的依赖性，海水淡化技术随着成本的降低而日渐普及。海岛周围蕴藏丰富的风能与光能等可再生能源，开发海上风能和光能可以避免出现陆上风能和光能开发过程中破坏生态的问题。

因此，利用海上风能和光能来补给海岛的能源和资源消耗对减少二氧化碳排放及提高海岛供给独立性有重要作用。风电和光电因其波动性较大很难并网，造成较大的能源浪费，利用风电和光电制氢是当前最有潜力的能源转化方式，如何利用海上风电和光电电解淡水制氢、储氢，是海上风能和光能利用的一个重要难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海上可再生能源用于海岛水电暖供给的系统及方法，其可以利用海上可再生能源发电，并将电应用于水电暖联产，给长期驻守人员提供基本的水电暖供应。

本发明是这样实现的，一种海上可再生能源用于海岛水电暖供给的系统，包括燃油发电机、电能分配系统、水泵、供暖系统、反渗透海水淡化装置、淡水箱、电解槽、海上可再生能源发电装置以及二氧化碳氢化反应器；

所述燃油发电机用于往所述电能分配系统输送电能，其电能输出端与所述电能分配系统的电能输入端连接；所述燃油发电机产生的高温H

所述电能分配系统具有两个供电支路，一个供电支路用于给所述水泵供电，另一供电支路作为海岛上人员的生活用电；

所述水泵用于抽取海水至所述反渗透海水淡化装置，所述反渗透海水淡化装置用于淡化海水，其输出的淡水输送至所述淡水箱中；

所述淡水箱用于收集存储所述供暖系统产生的水以及反渗透海水淡化装置产生的淡水，所述淡水箱具有两个供水支路，一个供水支路的淡水输送至所述电解槽，另一供水支路的淡水输送给海岛上的人员使用；所述电解槽将水电解得到氢气以及氧气，其中，所述电解槽输出的氧气通入所述燃油发电机，输出的氢气通入所述二氧化碳氢化反应器；

所述海上可再生能源发电装置产生的波动电能用于给所述电解槽供电，所述二氧化碳氢化反应器用于将氢气以及CO

进一步的，还包括燃料箱，所述燃料箱用于存储所述二氧化碳氢化反应器合成的碳氢燃料和额外补充的燃料，所述燃料箱的燃料输出端与所述燃油发电机的燃料输入端连接，为所述燃油发电机提供燃料。

进一步的，所述海上可再生能源发电装置为风机发电装置、光伏板发电装置、潮汐能发电装置或潮流能发电装置中的一种或两种以上的组合。

进一步的，所述氢化反应器中合成的碳氢燃料为甲醇、甲烷或甲酸。

进一步的，所述供暖系统为水用作冷却剂的换热器，换热后的水用于给用户供暖。

本发明为实现上述目的，还提供了一种海上可再生能源用于海岛水电暖供给的方法，包括：

燃油发电机利用碳氢燃料与电解水生成的氧气富氧燃烧，产生稳定的电量输出，生产的高温H

电能分配系统将燃烧发电机产生的电量，按照需求分配给生活用电和反渗透海水淡化装置的水泵用电；

供暖系统利用碳氢燃料燃烧产生的高温H

反渗透海水淡化装置将海水淡化处理，淡水箱将从供暖系统和反渗透海水淡化装置中生成的淡水收集储存；

电解槽利用海上可再生能源发电装置产生的波动电能电解水生成氢气和氧气，氧气用于燃油发电机富氧燃烧；

二氧化碳氢化反应器利用供暖系统输出的二氧化碳和电解槽生成的氢气合成碳氢化合物，合成的碳氢化合物补充到燃油发电机或者补给其他岛屿。

进一步的，当供暖系统有富余的热量时，利用热泵给反渗透海水淡化装置提供泵功。

进一步的，也可以利用燃料电池将二氧化碳氢化反应器生成的碳氢燃料转化为电能。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

1、本发明的海岛水电暖供给系统就地利用海上可再生能源，降低海岛对大陆能源资源的依赖性，减少碳排放；用电解水副产品氧气与燃料进行富氧燃烧，既可以获得高纯度二氧化碳用于氢化反应固定氢气，也可以将碳氢燃料中的氢元素转化为稀缺的淡水资源，充分利用各种物质资源。

2、从供暖系统分离出来的CO

3、碳氢燃料富氧燃烧可以减少氮氧化物的生成，减少化石燃料对大气和海洋环境的影响。

4、通过合理配置稳定电能和波动电能的利用方式，避免额外使用波动调节部件来处理可再生能源生成的电能；使用电能分配系统来按需分配燃油发电机产生的稳定电能，实现水电暖的连续稳定供应，并最大化转化利用风能和光能等海上可再生能源。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种海上可再生能源用于海岛水电暖供给的系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参看图1，示出了本发明实施例提供的一种海上可再生能源用于海岛水电暖供给的系统，包括燃料箱1、燃油发电机2、电能分配系统3、水泵4、供暖系统5、反渗透海水淡化装置6、淡水箱7、电解槽8、海上可再生能源发电装置9以及二氧化碳氢化反应器10。在实际应用中，海上可再生能源发电装置9可是风机发电装置、光伏板发电装置、潮汐能发电装置或潮流能发电装置中的一种或两种以上的组合。

燃料箱1用于存储二氧化碳氢化反应器10合成的碳氢燃料和额外补充的燃料，燃料箱1的燃料输出端与燃油发电机2的燃料输入端连接，为燃油发电机2提供燃料。

燃油发电机2用于往电能分配系统3输送电能，燃油发电机2的电能输出端与电能分配系统3的电能输入端电连接；燃油发电机2产生的高温H

供暖系统5为用水作为冷却剂的换热器，换热后的高温H

电能分配系统3具有两个供电支路，一个供电支路用于给水泵4供电，另一供电支路作为海岛上人员的生活用电。

水泵4用于抽取海水至反渗透海水淡化装置6，反渗透海水淡化装置6用于淡化海水，其输出的淡水输送至淡水箱7中。

淡水箱7用于收集存储供暖系统5产生的水以及反渗透海水淡化装置6产生的淡水，淡水箱7具有两个供水支路，一个供水支路的淡水输送至电解槽8，另一供水支路的淡水输送给海岛上的工作人员使用；电解槽8将水电解得到氢气以及氧气，其中，电解槽8输出的氧气通入燃油发电机2，输出的氢气通入二氧化碳氢化反应器10。

海上可再生能源发电装置9产生的波动电能用于给电解槽8供电，二氧化碳氢化反应器10用于将氢气以及CO

本实施例还提供了一种海上可再生能源用于海岛水电暖供给的方法，该方法包括以下流程：

燃油发电机2利用碳氢燃料与电解水生成的氧气富氧燃烧，产生稳定的电量输出，生产的高温H

电能分配系统3将燃烧发电机产生的电量，按照需求分配给生活用电和反渗透海水淡化装置的水泵4用电；

供暖系统5利用碳氢燃料燃烧产生的高温H

反渗透海水淡化装置6将海水淡化处理，淡水箱7将从供暖系统5和反渗透海水淡化装置6中生成的淡水收集储存；

电解槽8利用海上可再生能源发电装置9产生的波动电能电解水生成氢气和氧气，氧气用于燃油发电机2富氧燃烧；

二氧化碳氢化反应器10利用供暖系统5输出的二氧化碳和电解槽生成的氢气合成碳氢化合物，合成的碳氢化合物补充到燃油发电机2或者补给其他岛屿。

综上所述，本实施例的海岛水电暖供给系统具有以下技术效果：

就地利用海上可再生能源，降低海岛对大陆能源资源的依赖性，减少碳排放；用电解水副产品氧气与燃料进行富氧燃烧，既可以获得高纯度二氧化碳用于氢化反应固定氢气，也可以将碳氢燃料中的氢元素转化为稀缺的淡水资源，充分利用各种物质资源。

从供暖系统5分离出来的CO

碳氢燃料富氧燃烧可以减少氮氧化物的生成，减少化石燃料对大气和海洋环境的影响。通过合理配置稳定电能和波动电能的利用方式，避免额外使用波动调节部件来处理可再生能源生成的电能；使用电能分配系统3来按需分配燃油发电机产生的稳定电能，实现水电暖的连续稳定供应，并最大化转化利用风能和光能等海上可再生能源。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。