1.本发明涉及海上风电技术领域，具体地来说，涉及一种浮式海上风机与制氢一体化系统及其应用。
背景技术：
2.目前，开发利用风能、太阳能等可再生能源已经成为能源转型的重要支撑。但是，由于此类新能源发电具有随机性、波动性和间歇性，高度依赖于自然条件，极易导致电力平衡，使局部地区出现弃风限电现象，造成电力浪费。
3.针对上述现象，目前有厂家尝试将弃电用于制备氢气，比如，中国专利，公开号cn113335468a，公开海上风电和制氢浮式基础结构及平衡方法，文中提出“包括浮式风电系统和制氢系统，所述浮式风电系统与制氢系统，连接所述制氢系统中的制氢机构、储氢机构、输氢机构、储能机构、海水淡化机构、控制系统位于浮式基础内部，光伏发电机构位于浮式风电系统的环形阻尼池上部”。该现有技术虽然解决了浮式风电系统与制氢系统的有机结合问题，但是仍然存在着投入成本高、制氢过程的稳定性一般、制氢储量低的技术问题。
4.为此，需要一种新的技术方案来解决上述技术问题。
技术实现要素：
5.本发明的目的在于提供一种浮式海上风机与制氢一体化系统及其应用，以解决上述背景技术提出的现有海上风电和制氢浮式基础结构的投入成本高、制氢过程的稳定性一般、制氢储量低的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种浮式海上风机与制氢一体化系统，包括风电机组、制氢机构、以及呈正三角形结构的三浮筒
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三负压桶上下组合式浮式基础，所述浮式基础的上方形成用于固定安装制氢机构的三角支撑台，所述制氢机构包括与风电机组分别电性连接的光伏组件、海水电解槽、氢气压缩设备、氢气储存设备和后备电源，所述氢气储存设备为带有安全泄压器的氢气储存设备，所述海水电解槽、氢气压缩设备、氢气储存设备之间依次连接有输氢管道，所述后备电源分别与海水电解槽、氢气压缩设备和氢气储存设备电性连接，所述光伏组件固定安装在海水电解槽的上方，所述海水电解槽与光伏组件电性连接，所述海水电解槽连接有海水吸取机构，所述海水吸取机构包括滤网管道、以及与滤网管道相配合的抽水泵，所述滤网管道与海水电解槽相连通。
7.其中，所述浮式基础包括三个半潜式浮筒和三个负压桶，所述半潜式浮筒和负压桶均分别呈等边三角形分布，三个所述半潜式浮筒通过导管架两两相连，所述导管架和半潜式浮筒共同围合形成三角支撑台，三个所述负压桶均锚固在海床面上且分别通过三根不锈钢链条与半潜式浮筒相连接，所述风电机组包括塔筒和风机，一个所述半潜式浮筒的顶部安装有塔筒固定件，所述塔筒固定件的上方安装有塔筒，所述塔筒的顶部安装有风机，与所述塔筒固定件相连的半潜式浮筒内贯穿有一根输送电量的动态电缆。
8.本发明还提供上述浮式海上风机与制氢一体化系统在制备氢气上的应用，具体应用方法如下：s1、先于岸上制作浮式基础，然后将浮式基础于海域中与风电机组进行拼装，同时将制氢机构安装于浮式基础上，最后将风电机组及浮式基础整体拖运至机位后，将浮式基础锚固于海床面上；s2、启动抽水泵，通过过滤管道，将海水引入到海水电解槽内；s3、利用光伏组件与风电机组彼此配合，为海水电解槽提供制氢电源，使海水电解槽的海水中产生高纯度的氢气；s4、将海水电解槽产生的氢气通过输氢管道输送至氢气压缩设备，在氢气压缩设备中，分步逐步地增加气体的压力；s5、将经过氢气压缩设备处理的氢气通过输氢管道输送至氢气储存设备，进行密封安全储存；s6、从氢气储存设备引出氢气充装软管，同时在锚地海域的浮标附近停泊运氢船舶，氢气充装软管的另一端连接好运氢船舶后，先利用氢气充装软管的截止阀和排放置换阀对氢气充装软管吹洗置换，然后通过氢气充装软管的截止阀和运氢船舶的截止阀，向运氢船舶充装氢气。
9.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明的制氢机构包括光伏组件、海水电解槽、氢气压缩设备、氢气储存设备和后备电源，后备电源的设置可以在风电不能运行情况下，为海水电解槽、氢气压缩设备、氢气储存设备提供电源，能承受来自风电机组和光伏组件作为间歇性电源，不会使制氢系统出现延迟或磨损过度的状况，保证制氢过程的稳定性，同时氢气在储存前预先进行压缩，有效提高了氢气的后继储存量；同时，本发明中的浮式基础为正三角形结构的三浮筒
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三负压桶上下组合式浮式基础，极大地提升了浮式基础的稳定性和牢固性，且浮式基础的上方形成有用于固定安装制氢机构的三角支撑台，进而有效地保证了整个浮式海上风机与制氢一体化系统的绝对稳定性；2、本发明中用弃电的过剩电力进行电解水制氢，具有极高的经济效益和社会效益；3、本发明中的浮式基础在岸上制作完成，受外界环境影响小；同时，浮式基础在海上与风电机组拼装，施工便捷，安装效率高，且进一步降低了投入成本；4、本发明的运氢船舶在浮式基础以外的锚地海域装卸氢气，符合安全卸载的要求，且其具备较大的操作窗口。
附图说明
10.图1为本发明浮式海上风机与制氢一体化系统的结构示意图；图2为图1的局部放大图；图3为本发明浮式海上风机与制氢一体化系统工作原理的模块方框图；图中：1、动态电缆，2、浮式基础，21、半潜式浮筒，22、负压桶，23、导管架，24、三角支撑平台，25、不锈钢链条，3、制氢机构，31、光伏组件，32、海水电解槽，33、氢气压缩设备，34、氢气储存设备，341、安全泄压器，35、后备电源，4、海水吸取机构，41、滤网管道，42、抽水
泵，5、风电机组，51、风机，52、塔筒，6、塔筒固定件，7、海平面，8、海床面。
具体实施方式
11.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
12.请参照图1～图3，其示出浮式海上风机与制氢一体化系统，包括,风电机组5、以及呈正三角形结构的三浮筒
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三负压桶上下组合式浮式基础2，浮式基础2包括呈等边三角形分布的三个半潜式浮筒21和三个通过不锈钢链条25与半潜式浮筒21相连接的锚固于海床面8上的的负压桶22，三个半潜式浮筒21通过三个导管架23两两相连，三个半潜式浮筒21和三个导管架23共同围合形成三角支撑台24，三角支撑台24上固定支撑有制氢机构3，制氢机构3包括与风电机组5分别通过电缆连接的光伏组件31、海水电解槽32、氢气压缩设备33、氢气储存设备34和后备电源35，海水电解槽32可以在安装耐腐蚀的构架结构房内，构架结构房固定于三角支撑台24上，且光伏组件31固定在海水电解槽32的构架结构房的顶部，海水电解槽32通过电缆与光伏组件31连接，海水电解槽32、氢气压缩设备33、氢气储存设备34之间依次连接有输氢管道，后备电源35分别通过电缆与海水电解槽32、氢气压缩设备33和氢气储存设备34连接，氢气储存设备34上安装有安全泄压器341；风电机组5包括风机51和塔筒52，其中一个半潜式浮筒21的内部贯穿有一根输送电量的动态电缆1，且顶部安装有塔筒固定件6，风机51在塔筒52的顶部，塔筒52竖立固定在塔筒固定件6的正上方。
13.其中，海水电解槽52连接有海水吸取机构4，海水吸取机构4包括滤网管道41和抽水泵42，滤网管道41与与海水电解槽32相连，抽水泵42安装在滤网管道41上。
14.当三根不锈钢链条25均绷紧垂直于海床面8时，三个半潜式浮筒21分别位于与之通过不锈钢链条25相连的负压桶22的正上方位置，每个半潜式浮筒21均部分处于海平面7之上，部分位于海平面7之下，在不锈钢链条25的作用下，半潜式浮筒21不会发生竖直方向上的漂移，保证了浮式基础2的稳定性和牢固性；使用前，工作人员先在岸上制作浮式基础2，然后在海上完成浮式基础2与风电机组5的拼装，同时将制氢机构3安装于浮式基础2顶部的三角支撑台24上，最后将风电机组5及浮式基础2整体拖运至机位后，使浮式基础2锚固于海床上；使用时，首先启动抽水泵42，通过过滤管道41，将海水引入到海水电解槽32内，光伏组件31与风电机组5共同产生电能，使海水电解槽32内的海水电解生成高纯度的氢气；然后，将海水电解槽32产生的氢气经氢气压缩设备33输送至氢气储存设备34进行密封安全储存，在氢气压缩设备33内，分步逐步地增加气体的压力，从而使氢气的能量损失接近于零；最后，从氢气储存设备34引出氢气充装软管，同时在锚地海域的浮标附近停泊运氢船舶，氢气充装软管的另一端连接好运氢船舶后，先利用氢气充装软管的截止阀和排放置换阀对氢气充装软管吹洗置换，然后通过调节氢气充装软管的截止阀和运氢船舶的截止阀，向运氢船舶充装氢气；此外，在光伏组件31和风电机组5不能运行的情况下，利用后备电源35为海水电解槽32、氢气压缩设备33、氢气储存设备34等关键设备提供电源，保证制氢过程的稳定性。