华北电力大学;富通集团(天津)超导技术应用有限公司王乐程获国家专利权
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龙图腾网获悉华北电力大学;富通集团(天津)超导技术应用有限公司申请的专利一种应用于平抑海上风电功率波动的复合超导微网系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114498756B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-13发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210201323.1,技术领域涉及:H02J3/38;该发明授权一种应用于平抑海上风电功率波动的复合超导微网系统是由王乐程;王建宏;王银顺;李继春;夏芳敏设计研发完成,并于2022-03-03向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种应用于平抑海上风电功率波动的复合超导微网系统在说明书摘要公布了:本发明提供一种应用于平抑海上风电功率波动的复合超导微网系统,通过柔性直流输电技术将海上风电传输到岸上并入主电网和电解水制氢设备,传输过程中建立了超导发电机、超导升压变压器、液氢‑超导混合海底交直流电缆和超导储能组合而成的复合超导系统,便于大容量电能传输并降低成本。进一步建立了海上风电、复合超导系统、储氢、燃料电池的微网系统,实现了风能‑化学能‑电能混合能源的存储、利用和转换技术,具有清洁、环保、可就地消纳等优点,并有效结合超导储能和燃料电池的优点,实现海上风力发电功率波动的平抑,为电力用户提高良好质量的电能。在整个过程中利用氢气和液氢之间的循环转换以及液氢中继增压站对流量的检测,可以更好的对复合超导系统进行冷却,实现了氢能与复合超导系统的综合利用,避免了传统制冷方式所需要的高昂运维成本。
本发明授权一种应用于平抑海上风电功率波动的复合超导微网系统在权利要求书中公布了:1.一种应用于平抑海上风电功率波动的复合超导微网系统,其特征在于,包括海上超导风电机组1、超导升压变压器2、液氢‑超导混合海底交流电缆3、液氢中继增压站4、海上换流站5、液氢‑超导混合海底直流电缆6、岸上换流站7、主电网8、超导储能装置9、燃料电池10、电解水制氢设备11和氢气液化设备13;所述超导升压变压器2通过液氢‑超导混合海底交流电缆3连接到海上换流站5,海上换流站5与岸上换流站7通过液氢‑超导混合海底直流电缆6相连,岸上换流站7将电能转换后分配给主电网8和直连的电解水制氢设备11,氢气液化设备13与电解水制氢设备的气罐12连通并将液氢储存在液罐14中,超导储能装置9与气罐12和液罐14连通,燃料电池10与气罐12相连,超导储能装置9和燃料电池10通过各自的直流斩波器连接于岸上换流站7的直流母线17; 所述的海上超导风电机组1输出的交流电经超导升压变压器2升压后汇聚到交流母线18上,再通过液氢‑超导混合海底交流电缆3传送到海上换流站5,海上换流站5将交流电转换为直流电通过液氢‑超导混合海底直流电缆6传输到岸上换流站的直流母线17上,岸上换流站7将直流电逆变为交流电接入主电网8和电解水制氢设备11;其中,所述的海上超导发电机1采用定子绕组为常导电材料、转子绕组为超导材料的半超导发电机,其高温超导体的制冷使用液氦或液氖,制冷气体通过旋转密封良好的旋转输冷真空管道输送至转子线圈的低温容器里; 所述的超导升压变压器2由电流引线208、螺旋式高温超导绕组209、只冷却变压器绕组的环形杜瓦210、三相叠片铁芯211和用液氢对超导绕组制冷的制冷机212组成; 所述超导升压变压器的环形杜瓦210内液氢液位在变压器工作时产生改变,当液位下降到一定程度时制冷机212的液氢泵204将液氢由进液管207送入杜瓦内,同时气化后的氢气经过排气管206进入液氢泵经换热器205后变为液氢继续循环使用; 所述的液氢‑超导混合海底交流电缆3采用三相同心型交流电缆,每相电缆由内到外的结构依次是:液氢传输管道301、超导层302、低温绝缘层303和超导屏蔽层304,液氢传输管道301用不锈钢波纹管制成,超导层302和超导屏蔽层303均采用二代超导带材YBCO制成,低温绝缘层303采用聚丙烯层压纸制成;三根单相电缆相互扭绞装入液氢低温杜瓦管道305内,杜瓦管外部采用乙丙橡胶绝缘铅套防水层306、粗钢丝铠装聚丙烯纤维作为保护层307防水防腐; 所述的液氢‑超导混合海底直流电缆6采用单极型同轴电缆,由内到外的结构依次是:液氢内传输管道601、超导层602、低温绝缘层603、液氢外传输管道604、绝热层605和保护层606,液氢内传输管道601、超导层602、低温绝热层603和保护层606所用材料均与液氢‑超导混合海底交流电缆一致,液氢外传输管道604是电绝缘层和绝热层之间的间隙,两液氢管道采用单端逆流制冷,绝热层605用同轴双层不锈钢波纹管套制且两层间抽真空并嵌有多层防辐射金属箔; 海上风电发出的电能在电解水制氢设备11中制氢并存储于气罐12中,气罐中的氢气一部分用于燃料电池10发电,一部分通过氢气液化设备13将气态氢液化为液氢存放于液罐14中,液罐中的液氢一部分进入超导储能装置9中冷却超导磁体,一部分进入液氢‑超导混合海底交流、直流电缆中;其中,所述的燃料电池10的氢来源于电解水制氢后存储到气罐12中的氢气,根据负荷以及主电网8检测的电气特征来控制电池内氢气的进气量和第一直流斩波器15,从而调节所发出的功率; 所述的超导储能装置9中的超导储能磁体902在充满液氢的杜瓦901内处于超导态,通过第二直流斩波器16进行充放电。
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