[/attachimg]
[attachimg]17447海上电能及氢能的生产技术
前言
由于本专利是一种利用海洋能进行综合发电，将部分或全部电能用来生产氢能的技术，其中介绍的海洋能的各种发电形式都是已有技术，所以并没有详细介绍和试验，而且其中所述的理论和数据是为了说明本专利技术内容，使大家容易理解，故也不能作为“依据”加以引用。
欢迎批评指正！谢谢！
一、 专利简介 1、 技术概述：本专利就是利用一个海上大型载体，在上面进行海洋能立体综合发电，然后再将部分或全部电能原地转变为“氢能源”进行存储的技术。
1.1 海洋能简介：海洋能主要包括海上风能；海上光能；海浪能；海流能；海洋温差能；海洋盐差能等等，海浪能又分为近岸的海浪能和离岸的海浪波能两种。
1.2 海洋能利用现状：目前海洋能中除离岸的海浪波能发电技术以外（离岸海浪波能发电机组技术请参考附件），海上风能、海上光能、海浪能中的近岸海浪能、海流能、海洋温差能、海洋盐差能等各种能源的发电技术都已研制成功，但没有应用。其实利用这一些能源发电，在工艺上并不是十分困难的，但是为什么面对这么多的能源没有加以利用呢？
我认为：难以开发的主要的原因就是单一深海海洋能发电【投入产出的成本太高】，【载体】和【输电】这两点是制约发展的技术瓶颈而致。
1.3 载体的困扰：
目前，除近岸的海浪能、海上风能、海上光能发电已经在沿海实施成功以外，海浪能中的【离岸海浪波能】、海流能、海洋温差能、海洋盐差能发电技术大部分都必须在深海海域进行发电。那么单一发电技术面临的最大困难就是在深海建立柱桩不太现实，必须建立大型浮动载体，这样投资就过大、成本过高。若是小型载体在环境恶略的海洋环境中难于管理，所以进入市场很不现实。
1.4 输电的困扰：其实，在海上即使可以发出电来，由于远离陆地，铺设海底电缆输电成本也非常高，发电成本远远高于近岸的各种发电技术，所以也难以进入市场。
2、 工作原理：本专利技术就是针对上述问题，并加以解决的一种海洋能发电技术，就是在海上建立一个大型漂浮的载体（当然投资也大），可以抗击狂风巨浪，其上立体设置几种将海洋能各自转化为电能以及将电能转为氢能的海上生产系统。也就是在一个大浮体上，将深海中的海浪波能、海风能、海上光能、海流能、海洋温差能和海洋盐差能中至少两种以上（越多越好）能源各自转化为电能，同时再将全部或部分电能转化为氢能并储存，生产出可存可用的新能源。介绍如下：
2.1 大型载体：漂浮海上的巨大载体是本技术的基础，具有可以停靠小型货船，在其上可以容纳工作人员的生产和生活，可以安装各自的海洋能发电设备进行生产，但是毫无疑问这种大载体的投资也是巨大的。
2.2 综合发电：本发明选址在海洋能丰富的海区，必须能够转换至少两种以上的海洋能进行【综合发电】，而且越多越好。因为同一个载体上转换海洋能种类越多，发电就越多，分摊巨型载体的成本就越少，发电的成本也就越低——这是最根本的生命力。
2.3 电能的输送和储存：如果综合发电的电能可以就近输送给海岛，海上设施（例如：石油设施、海底采矿等等），这无疑替代了不可再生能源——油电等能源的消耗，经济和生态意义巨大。但是这种状况极少，在浩瀚的海洋中，往往海洋能蕴藏量丰富的海区是没有能源用户的，所以用电和输电就是一个【死结】。
本专利技术就是在周围没有供电用户的深海中首先综合发电，然后将发出的巨大电能通过水电解制“氢和氧”来储存或者将电能转换为其他高能产品并存储，这个意义非常巨大。
3、 工艺流程：具体讲，就是在漂浮的大型载体上，利用海洋能中的全部或几种能源同时进行发电，生产出较大功率且互补的电能，直接供电或通过对海水的电解生产出氢、氢化合物及氧等副产品，这样以氢能存在的形式就解决了多余或全部电力的能量转换和储存难题。
3.1 海区的选址：因为海风能、海浪波能、海流能容易共生且蕴藏量大，所以作为发电场为首选海区，如果附近温差能或盐差能较丰富的话，那就是最理想的海区了。
3.2 工艺布局：通过下面的布局，发出的电能即可向外供电。也可以制氢。举例说明，见右图。
- 整体锚定或立柱锚定在海底，在海面上浮动运行，所有制氢、电力控制系统等设备都在中间的机房内；
- 机房、7套海风发电机组和光伏发电列阵分布在载体的上面或空中；
- 3套（6机组）海浪波能发电机安装在载体周围，与载体形成刚性连接；
- 海流发电机组可以安装在载体的水下，也可以独立安装在海底；
- 温差能或盐差能发电设备可以设置在海底，也可以安装在载体上。
4、 技术关键：本发明的大型载体、综合发电和电解氢是本专利的三个技术关键。介绍如下：
4.1 大型载体：特大型载体是本专利第1个技术关键，是【发电与制氢】技术的基础。大型载体是由7个轻质预应力混凝土浮体构成，之间用大口径钢管连接，这无疑造价高。但是如果分摊到各个发电系统中，估算的结果说明还是合理和可行的。估算如下：（仅供参考！） - 参考对角2台叶轮组成的1套“可变翼叶轮式波能发电机组”，每套主机架及浮体投入约400万元，本载体周围安装3套（6个叶轮机），那么载体计算中就可以分摊约1200万元的载体费用。
- 海上风电：参考1台功率1MW以内的风机组和6台0.5MW的风机在陆地上安装的基础投入估算，估计可分担载体造价约400万元左右。
- 光电列阵：可分担载体费用约50万元左右。
- 海流发电：海上海流发电的海底基础桩基投入估计约50万元/台，如果设置4台，可分担载体造价估计约200万元左右。
- 温差和盐差发电：暂按200万元分担费用计算。
说明：温差和盐差发电系统同时组合机率很小，一个发电系统组合发电的几率可能并不多。 - 氢能生产：陆上电解制氢厂占地较广，安全投入和基建费用较大，估计费用约550万元以上，那么可以分担载体费用约550万元。
合计：可变翼叶轮式波能发电机分摊＋海上风电分担＋光电列阵节约＋海流发电分担＋温差和盐差发电分担＋氢能生产分担费用＝1200万元＋400万元＋50万元＋200万元＋（200万）＋550万元＝2600万元（2400万元）。
结论：因为大载体就代替了陆地上的安装基础，所以通过各种发电系统在陆地独立生产时，应按投入合理的相应费用折算，合计约2500万元左右，我想这个资金是完全可以承建7个浮体构成的大型载体结构。但是，如果各个发电系统各自独立建设，是远远不可能完成的。
本技术其最大的意义是在海上建立了一个稳定的可抗大风浪的大型载体，承载着多种海洋能发电系统联合发电和制氢，是一个稳定的能源供体，那么其“想象力”是丰富的。
4.2 综合发电：面对大海变幻无常的恶略环境，小型载体是不能适应的。另外，“单一海洋能”发电，不但发电功率小而且输电费用高，发电成本难以被接受。这两点就是限制海洋能开发和发展，尤其深海海洋能发电的开发更是如此。
但本技术由于有了一个平稳、安全、可抗风浪的大型载体，那么在载体的上空可以进行海风发电；在表面进行光伏发电和温差发电；在四周进行海浪波能发电；在水下进行海流发电；在海底进行盐差发电等，这样就形成了所谓的立体的“综合发电”，不但发电量大，而且成本较低。这就是本专利的第2个技术关键。
4.3 电解制氢蓄能：海上发电由于陆地用户距离远，用海底电缆输电是不现实的，必须建立一个独立的“自产自销”式的发电体系，这就是海洋能开发的第3个技术难题，如果解决了这个问题，那么就可以大力开发无限的海洋能源。
本技术解决的方法是在大型载体上利用多余或者全部的电能进行电解水制氢来进行蓄能，产品就是“氢、氧”等高能产品。这样就可以在任何海域只要同时存在2种以上的丰富的海洋能源（当然越多越好），就可以进行综合发电和生产氢等新能源，实现海洋能的利用。
5、 主要创新点：本专利解决了海洋能发电输电难和电能不能存储的难题，打开了向海洋深处索取能源、独立发电的大门。本技术的创新点分述如下
5.1 低成本综合发电：就是利用一个巨大浮式载体作为平台，进行海面上、下多种发电技术的全方位、立体的综合发电，将几种类型的海洋能同时原地转化为电能的技术。这不但使不可能成为了可能，而且大大降低了发电成本。
5.2 风力发电：目前浮式海上风力发电尚没有应用，本技术就是在大型载体中心设置1台水平轴风机，四周安装6台垂直轴风机（也不排除其它发电形式的风力发电机），这就实现了在深海的浮式海洋风力发电创新。
5.3 光伏发电列阵：在载体表面或不高的上空进行光伏发电列阵，利用太阳光能进行发电，实现在深海进行海上太阳能发电。
5.4 海流发电：因为适合综合发电海区往往在深水区，所以海流发电就可以直接安装在载体的底部运行，如果海流层在海洋的底部或在浅海，那么就应该设置在海底海床上。
5.5 制氢系统：创新优势有三方面。
本技术大型载体中心是机房，机房本身就是载体的一部分，机房内设所有发电系统的电控设备和电解海水的生产厂房。
因为在海上氢能的生产远离人口社会，所以工艺、存储、安全生产和环保等方面比陆地上要简单。
氢产品通过氢的压缩或进行氢化合物的转换可大量的储存。例如：液氢、合成氨、金属氢化合物、锰合金、树脂等等。
5.5 最大创新点：面对丰富的海洋能源本专利找到一种低成本综合发电和存储的技术突破，其可以利用任何海区丰富的海洋能源进行发电，而不受输电的困扰，这是最大的创新点。
6、 技术优势和风险：
6.1 技术优势：因为除海浪波能发电尚处于待开发阶段，其他发电技术已经试验成功，拿来即可，并无技术瓶颈，只是需要继续提高转换效率和降低成本，所以目前在技术可行性上优势明显。
6.2 载体投入优势：本发明虽然可利用经济的轻质混凝土海上载体技术，一个大型可抗击台风的载体费用还是较大，但由于多种发电系统共用，则分摊了投入，那么相对每种系统的投入就是较经济的，所以在一个大型载体上进行多种“海上发电”的形式具有极大的低投入优势。
6.3 综合发电优势：在海洋能丰富的深海，在大型载体上，本发明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，故发电成本低的优势明显。
6.4 应用优势：如果在深海中发电，周围没有用电单位或者有用电单位而夜间用电低谷时，以及在台风季节发电高峰时，本发明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。
6.5 基础投入优势：本发明由于生产过程是在海上的载体上进行，即没有陆地上的土地和基础设施投入，也不对陆地造成环境安全的威胁，故基本建设投入、安全、环保投入也极大地降低。
6.6 运输优势：本发明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，生产的氢能源可以像“商品”一样运输，优势极大。
6.7 总结：我认为实施综合发电的技术风险小，发电成本就是关键：只要接近风电的发电成本电价应该就是成功。如果成本电价接近火电的供电价格就是胜利，综合发电生产的氢能产品就有极强大的生命力！
二、 专利技术应用前景及投资效益分析：
1、 技术前景：前面已讲了，任何单一发电系统，尤其是离岸的海洋能发电系统面临着载体投资大、成本高、输电难是主要的难题。但是本专利通过立体发电、综合发电的设计，实现深海海洋能发电，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。
本发明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，解决了发电存储的技术难题，那么只要发电和制氢系统投入产出合理，本技术就极有生命力，就有望生产出低成本的电能和氢能，将使海洋能发电进入快车道，大规模海洋能开发的时代即将到来。
2、 投资效益：
2.1 经济效益：本专利技术采用综合发电的技术，生产出较低成本的能源，可以替代一切海上设施的“油电”等昂贵的能源。
2.2 社会效益：综合发电和氢能源是可再生的清洁能源，在社会效益上是十分巨大的，为今后的海上城市、海上加工存储基地、海上各种生产设施、海上军事设施的发展奠定了“能源”基础。
3、 应用前景分析：本技术的意义在于——在深海里除直接向陆地、人造海上设施和海岛等用户输送电力、淡水以及氢能源以外，还可以在占绝大比例的深海海区，在没有用电户的情况下，实现了海洋能的开发和利用，并通过“氢和氢的化合物”进行能量储存，解决了远离大陆单一的海洋能发电和输电不经济的难题，为陆地生产了可再生的新能源。
4、 前景分析：本技术不管发电成本高于或低于已知能源发电成本，都是前景无限，分述如下。
4.1 发电成本较高：假如本技术高于海风电成本（可能性不大），进行氢能转换当然是不经济的。即便如此，对于替代或补充海上小岛、海上石油设施上昂贵的“油电”来说是十分经济，应用前景很好。
4.2 发电成本较低：譬如低于风电，高于火电供电成本，那么单纯氢能转换是不经济的。但是对海岛、海上石油设施、深海养殖基地来说市场很大。
4.3 发电成本很低：本人认为综合发电的成本非常有望和火电的供电价格媲美，而且本技术发电价格几乎就是供电价格，这样进行氢能转换就不光是电量调节的手段，而是可以作为生产真正廉价的新能源——氢能而大力发展。
4.4 海上世界：目前全世界的向海洋发展的势头猛进，例如：海上城市、海上大型娱乐设施、日益发展海上的养殖业、海上大型中转加工基地、海上军事基地、海上石油业、未来的海上采矿业，这一切都需要能源，所以向海洋要能源，综合发电和制氢是一条必由之径。
4.5 结论：
不管从能源发展的角度来看，还是从发电成本高于或低于已知能源发点成本来看都是前景无限！
从另一角度来看，世界的电能的使用是直线上升的，火电还是唯一通用的发电形式，但是煤的蕴藏和可持续性是有限的，电价上升被新能源所替代是不可避免的，所以本技术前景更加无限！
http://blog.tech110.net/?14490/
