本技術(shù)屬于儲(chǔ)氫，特別涉及一種具有調(diào)節(jié)功能的半開(kāi)放式鐘型水下儲(chǔ)氫裝置。

背景技術(shù)：

1、氫能作為一種二次能源，具有清潔低碳、可長(zhǎng)期存儲(chǔ)、靈活高效等特點(diǎn)，相比其他儲(chǔ)能方式，氫儲(chǔ)能既可發(fā)揮能源屬性作為儲(chǔ)能介質(zhì)參與電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)，也可發(fā)揮原料屬性應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域獲得產(chǎn)品收益。利用可再生能源發(fā)電制氫可有效提升可再生能源消納水平。氫儲(chǔ)能具有容量大、時(shí)間長(zhǎng)、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，在跨季節(jié)長(zhǎng)周期儲(chǔ)能場(chǎng)景中也更具競(jìng)爭(zhēng)力。

2、隨著新能源技術(shù)的不斷發(fā)展，氫能作為一種清潔、高效的能源，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。然而，氫氣的存儲(chǔ)和運(yùn)輸一直是制約其大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題。

3、現(xiàn)有技術(shù)缺乏具有調(diào)節(jié)功能的水下儲(chǔ)氫裝置，多為陸上儲(chǔ)氫裝置。目前應(yīng)用較為廣泛的儲(chǔ)氫方式為陸上高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫，儲(chǔ)氫密度受壓力影響較大，壓力又受儲(chǔ)罐材質(zhì)限制，同時(shí)儲(chǔ)氫規(guī)模又受到占地限制，因此該儲(chǔ)氫方式一般成本較高、規(guī)模較小。當(dāng)氫氣泄露時(shí)，氫氣不易被察覺(jué)，且快速與空氣中氧氣接觸，遇明火極易爆炸，安全隱患較高，阻礙了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有調(diào)節(jié)功能的半開(kāi)放式鐘型水下儲(chǔ)氫裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)采用陸上高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫存在的壓力需求大，泄露不易察覺(jué)的技術(shù)問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本實(shí)用新型提供一種具有調(diào)節(jié)功能的半開(kāi)放式鐘型水下儲(chǔ)氫裝置，包括：

4、剛性殼體；

5、所述剛性殼體設(shè)置于水下；所述剛性殼體呈鐘型，包括下部的圓筒形主體，以及設(shè)置于圓筒形主體頂部的半球形蓋體；所述剛性殼體上設(shè)有氫氣出入接口和水出入接口；所述氫氣出入接口設(shè)置于半球形蓋體頂部；所述水出入接口設(shè)置于圓筒形主體側(cè)壁的底部。

6、本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于：氫氣出入接口上設(shè)有第一電磁閥；所述氫氣出入接口連接氣體輸送管道；氣體輸送管道用于將氫氣通過(guò)氫氣出入接口輸入或輸出剛性殼體。

7、本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于：氫氣出入接口上設(shè)有壓力傳感器；壓力傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)剛性殼體內(nèi)的氫氣壓力。

8、本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于：所述剛性殼體的內(nèi)部形成空腔；空腔內(nèi)部設(shè)有液位計(jì)。

9、本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于：水出入接口連接水輸送管道，水輸送管道用于將水通過(guò)水出入接口輸入或輸出剛性殼體；水出入接口上設(shè)有第二電磁閥。

10、本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于：水底設(shè)有底座，所述剛性殼體固定在底座上。

11、本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于：所述剛性殼體的側(cè)壁底部設(shè)有連接片，連接片上設(shè)有通孔或者螺紋孔，剛性殼體通過(guò)螺釘穿過(guò)連接片的通孔或者螺紋孔固定在底座上。

12、本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于：所述剛性殼體由不銹鋼制成。

13、本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于：氣體輸送管道通過(guò)螺紋連接或者快速接頭連接氫氣出入接口。

14、本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于：水輸送管道通過(guò)螺紋連接或者快速接頭連接水出入接口。

15、第二方面，本實(shí)用新型提供一種具有調(diào)節(jié)功能的半開(kāi)放式鐘型水下儲(chǔ)氫系統(tǒng)，包括所述的一種具有調(diào)節(jié)功能的半開(kāi)放式鐘型水下儲(chǔ)氫裝置，以及上水庫(kù)、下水庫(kù)、電網(wǎng)、電解槽和可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組；所述上水庫(kù)的海拔高于下水庫(kù)的海拔；所述具有調(diào)節(jié)功能的半開(kāi)放式鐘型水下儲(chǔ)氫裝置設(shè)置于上水庫(kù)的水底；電網(wǎng)連接所述電解槽和可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組；電解槽的氫氣出口通過(guò)氣體輸送管道連接具有調(diào)節(jié)功能的半開(kāi)放式鐘型水下儲(chǔ)氫裝置的剛性殼體上設(shè)置的氫氣出入接口。

16、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

17、本實(shí)用新型提供一種具有調(diào)節(jié)功能的半開(kāi)放式鐘型水下儲(chǔ)氫裝置，包括：剛性殼體；所述剛性殼體設(shè)置于水下；所述剛性殼體呈鐘型，包括下部的圓筒形主體，以及設(shè)置于圓筒形主體頂部的半球形蓋體；所述剛性殼體上設(shè)有氫氣出入接口和水出入接口；所述氫氣出入接口設(shè)置于半球形蓋體頂部；所述水出入接口設(shè)置于圓筒形主體側(cè)壁的底部。本實(shí)用新型剛性殼體采用剛性材料，具有易獲得、易建造、氣密性高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)能夠提供較高的儲(chǔ)氫壓力；裝置結(jié)構(gòu)采用半開(kāi)放式設(shè)計(jì)，剛性殼體在底部與外部聯(lián)通，充/放氫氣可改變剛性殼體內(nèi)水量，從而對(duì)外部水位起到調(diào)節(jié)作用；剛性殼體的鐘型設(shè)計(jì)可以降低水流阻力，減小對(duì)裝置殼體的沖擊，提升裝置使用壽命。

18、進(jìn)一步的，本實(shí)用新型能夠有效用于制氫、輸氫等過(guò)程中的調(diào)節(jié)緩沖，以及水位調(diào)節(jié)等場(chǎng)景。通過(guò)海上風(fēng)電制氫、岸邊制氫、陸上制氫等途徑將富余可再生能源電力轉(zhuǎn)化為氫氣，并將氫氣儲(chǔ)存在水底由剛性材料制成的儲(chǔ)氫殼體中；氫氣可用于氫燃料電池發(fā)電，也可直接銷(xiāo)售。將原來(lái)無(wú)法利用的空間充分利用起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)氫、水量水位等調(diào)節(jié)。

19、進(jìn)一步的，本實(shí)用新型利用剛性材料制成的殼體作為氫氣的存儲(chǔ)介質(zhì)，不僅具有較高的耐壓性能和密封性能，而且可以大幅度提高氫氣的存儲(chǔ)容量。此外，該裝置的使用方便，可以快速地實(shí)現(xiàn)氫氣的存儲(chǔ)和釋放，適用于大規(guī)模的氫能存儲(chǔ)和運(yùn)輸。在保障電解制氫安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面，通過(guò)水下儲(chǔ)氫提升系統(tǒng)公共安全水平，降低儲(chǔ)氫材料強(qiáng)度需求，儲(chǔ)氫成本下降從而提升經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，該裝置的安全性較高，可以有效避免傳統(tǒng)高壓氣瓶帶來(lái)的安全隱患。

20、進(jìn)一步的，本實(shí)用新型一種具有調(diào)節(jié)功能的半開(kāi)放式鐘型水下儲(chǔ)氫系統(tǒng)，包括所述的一種具有調(diào)節(jié)功能的半開(kāi)放式鐘型水下儲(chǔ)氫裝置，以及上水庫(kù)、下水庫(kù)、電網(wǎng)、電解槽和可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組；所述上水庫(kù)的海拔高于下水庫(kù)的海拔；所述具有調(diào)節(jié)功能的半開(kāi)放式鐘型水下儲(chǔ)氫裝置設(shè)置于上水庫(kù)的水底；電網(wǎng)連接所述電解槽和可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組；電解槽的氫氣出口通過(guò)氣體輸送管道連接具有調(diào)節(jié)功能的半開(kāi)放式鐘型水下儲(chǔ)氫裝置的剛性殼體上設(shè)置的氫氣出入接口。充分利用了水庫(kù)庫(kù)底大量尚未被利用的空間，可開(kāi)展大規(guī)模儲(chǔ)氫裝置建設(shè)，不僅減少了陸上占地，還可降低對(duì)儲(chǔ)氫壓力的要求，降低用地、材料等成本；氫氣泄露時(shí)形成氣泡，易于檢測(cè)和及時(shí)補(bǔ)救，氫氣不與氧氣直接接觸，極大降低了爆炸風(fēng)險(xiǎn)；儲(chǔ)氫本身已具有一定壓力，在后續(xù)高壓氣態(tài)輸氫或液化灌裝過(guò)程中，可減少壓縮氫氣所需能量。

21、進(jìn)一步的，本實(shí)用新型充分利用了水下空間，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)大規(guī)模的氫能儲(chǔ)存，將原來(lái)無(wú)法利用的空間充分利用起來(lái)，有效提升清潔能源的調(diào)節(jié)能力，通過(guò)水下儲(chǔ)氫提升系統(tǒng)公共安全水平，降低儲(chǔ)氫材料強(qiáng)度需求，儲(chǔ)氫成本下降從而有效提升經(jīng)濟(jì)性，水庫(kù)底部布置儲(chǔ)氫能夠在制氫、輸氫等過(guò)程中發(fā)揮調(diào)節(jié)緩沖等作用，半開(kāi)放式結(jié)構(gòu)能夠利用氫氣充放調(diào)節(jié)水量水位。

技術(shù)特征：

1.一種具有調(diào)節(jié)功能的半開(kāi)放式鐘型水下儲(chǔ)氫裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有調(diào)節(jié)功能的半開(kāi)放式鐘型水下儲(chǔ)氫裝置，其特征在于，氫氣出入接口(1)上設(shè)有第一電磁閥(2)；所述氫氣出入接口(1)連接氣體輸送管道；氣體輸送管道用于將氫氣通過(guò)氫氣出入接口(1)輸入或輸出剛性殼體(4)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有調(diào)節(jié)功能的半開(kāi)放式鐘型水下儲(chǔ)氫裝置，其特征在于，氫氣出入接口(1)上設(shè)有壓力傳感器(3)；壓力傳感器(3)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)剛性殼體(4)內(nèi)的氫氣壓力。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有調(diào)節(jié)功能的半開(kāi)放式鐘型水下儲(chǔ)氫裝置，其特征在于，所述剛性殼體(4)的內(nèi)部形成空腔(5)；空腔(5)內(nèi)部設(shè)有液位計(jì)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有調(diào)節(jié)功能的半開(kāi)放式鐘型水下儲(chǔ)氫裝置，其特征在于，水出入接口(7)連接水輸送管道，水輸送管道用于將水通過(guò)水出入接口(7)輸入或輸出剛性殼體(4)；水出入接口(7)上設(shè)有第二電磁閥(6)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有調(diào)節(jié)功能的半開(kāi)放式鐘型水下儲(chǔ)氫裝置，其特征在于，水底設(shè)有底座(8)，所述剛性殼體(4)固定在底座(8)上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有調(diào)節(jié)功能的半開(kāi)放式鐘型水下儲(chǔ)氫裝置，其特征在于，所述剛性殼體(4)的側(cè)壁底部設(shè)有連接片，連接片上設(shè)有通孔或者螺紋孔，剛性殼體(4)通過(guò)螺釘穿過(guò)連接片的通孔或者螺紋孔固定在底座(8)上。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有調(diào)節(jié)功能的半開(kāi)放式鐘型水下儲(chǔ)氫裝置，其特征在于，氣體輸送管道通過(guò)螺紋連接或者快速接頭連接氫氣出入接口(1)。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種具有調(diào)節(jié)功能的半開(kāi)放式鐘型水下儲(chǔ)氫裝置，其特征在于，水輸送管道通過(guò)螺紋連接或者快速接頭連接水出入接口(7)。

10.一種具有調(diào)節(jié)功能的半開(kāi)放式鐘型水下儲(chǔ)氫系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的一種具有調(diào)節(jié)功能的半開(kāi)放式鐘型水下儲(chǔ)氫裝置(100)，以及上水庫(kù)(101)、下水庫(kù)(102)、電網(wǎng)(200)、電解槽(300)和可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組(400)；

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)屬于儲(chǔ)氫技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)一種具有調(diào)節(jié)功能的半開(kāi)放式鐘型水下儲(chǔ)氫裝置及系統(tǒng)，包括：剛性殼體；所述剛性殼體設(shè)置于水下；所述剛性殼體呈鐘型，包括下部的圓筒形主體，以及設(shè)置于圓筒形主體頂部的半球形蓋體；所述剛性殼體上設(shè)有氫氣出入接口和水出入接口；所述氫氣出入接口設(shè)置于半球形蓋體頂部；所述水出入接口設(shè)置于圓筒形主體側(cè)壁的底部。本技術(shù)剛性殼體采用剛性材料，具有易獲得、易建造、氣密性高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)能夠提供較高的儲(chǔ)氫壓力；裝置結(jié)構(gòu)采用半開(kāi)放式設(shè)計(jì)，剛性殼體在底部與外部聯(lián)通，充/放氫氣可改變剛性殼體內(nèi)水量，從而對(duì)外部水位起到調(diào)節(jié)作用；鐘型設(shè)計(jì)可以降低水流阻力，減小對(duì)裝置殼體的沖擊。

技術(shù)研發(fā)人員：蔣迎偉,萬(wàn)金明,楊曉楠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240301
技術(shù)公布日：2024/10/21