海上超导风电制氢一体化研究进展与发展趋势

随着海上风电向规模化、深远海化发展，并网难与运维难问题日益突出。湖南大学风力发电团队提出离网型超导风电制氢一体化技术，融合高温超导风机与水电解制氢，构建风-电-磁-热-氢多场耦合系统，实现风能就地制氢与液氢冷却循环。该技术降低平台体积质量，提升能量转换效率，支撑可再生能源高效消纳。本文综述国内外超导风机与海上风电制氢研究进展，分析系统关键结构与可行性，提出能源岛规划与多能互补配置，为深远海风电制氢产业化提供共性技术支撑，助力“双碳”目标实现。

海上风力发电不断向场群规模化和产业化方向发展,目前已成为国际可再生能源发展的重点领域.然而随着海上风电技术逐渐呈现单机大容量、深远海化趋势,单机容量进入"两位数时代",风机质量和体积增大,海上运输、吊装、操作和维护难度大幅增加.此外由于海上风电显著的波动性和间歇性,导致大规模并网困难,出现严重的弃风现象.为解决上述两大世界难题,湖南大学风力发电团队首次提出新型超导风电制氢一体化技术,在研究超导风机特性和电解水制氢技术的基础上,将超导风机与液氢制备有机结合,设计了离网型海上超导风电与水电解制氢一体化系统,建立了新型超导风电制氢系统风、电、磁、热、氢多场耦合作用下的风电系统高效转换理论.利用电解水制氢技术将海上风能就地消纳制氢,液氢存储通过运输和可控液氢循环制冷为超导风机提供稳定的低温环境,大幅降低设备平台的体积和质量,实现可再生能源的高效转换,确保集成系统的可靠运行.该文简要介绍了近年来国内外高温超导风机技术与海上风电制氢技术的研究情况,分析了离网型海上超导风电制氢一体化系统的关键结构和可行性,提出耦合可再生能源发展的能源岛系统规划,探索了多能互补优化配置,为大规模深远海超导风电制氢产业提供共性技术,推动我国风电产业技术升级,助力实现"双碳"战略目标.