一种海上风电制氢浮式平台制造技术

本发明专利技术公开了一种海上风电制氢浮式平台，属于海上风电领域。本发明专利技术由风电机组、风机塔筒、制氢平台、环形浮力平台、平衡平台和系泊系统组成。本发明专利技术将浮式风机平台与制氢系统从功能和结构方面有机耦合，实现风电和制氢的浮式支撑结构、系泊系统和电网系统共享，节约了输电海缆费用，降低了发电成本；利用环形浮力平台中压载水调节浮心位置，利用平衡平台可以降低整体重心，抑制风机的垂荡运动，提高结构的稳定性能，有利于改善浮式风机平台的运动性能，保障海上风机和制氢平台的安全、高效运行。高效运行。高效运行。

【技术实现步骤摘要】
一种海上风电制氢浮式平台


[0001]本专利技术属于海上风电领域，尤其涉及一种海上风电制氢浮式平台。

技术介绍

[0002]随着能源需求的日益提高和能源结构改革的不断推进，非化石能源的规模大幅提升，风能、氢能、太阳能等清洁能源的利用近年来得到了广泛的关注，己经成为全球各国能源产业发展的重要方向。其中海上风电具有储量丰富、清洁高效的特点，大力发展海上风电推动着风电行业和绿色低碳事业的发展进步。海上风电基础结构主要有固定式和漂浮式，从世界海上风电建设经验可知，水深超过50m，采用固定式基础成本急剧提高，浮式基础更为经济。
[0003]常见的漂浮式风电机组基础型式有Barge(驳船式)、Semi(半潜式)、Spar(单立柱式)、 TLP(张力腿式)4种，每种类型基础的水深适应性、运动性能适应性、系泊锚固系统设计及安装难度等各不相同。其中Spar和Semi型式是其中技术成熟度较高的两种型式，已经具有小批量的示范风电场，具备商业化条件和基础。但是由于Spar平台对运动和稳定性的要求，所需要的水深较大，一般来讲至少需要100m左右的水深。Spar型式较大的吃水对于大陆架延伸范围广、坡度缓的我国海域适应能力有限。由于Semi式基础为保证稳定性，其结构尺寸都较大，遭受较大的波浪载荷，且其运动比较靠近波浪能量范围，因此，运动幅度较大，平台大幅度的运动会影响风机的正常运行、降低风机各部件的使用寿命。
[0004]随着海上风电逐渐向深远海开发，风机离岸距离越来越远，深远海电能的输送成本将越来越高，将电能转化为氢能进行输送成为一种具有可行性的方案。将海上风电与制氢储能综合开发利用，可以有效解决弃风问题，解决海上风电就地消纳并发展分散式风力发电技术，实现可再生能源多途径高效利用。另外，利用海上风电就地制氢，再将氢输送回陆地用作发电和交通燃料等，减少对输电网络的依赖，还可以结合使用油气公司的输气管路，将新能源发电和原来燃气公司资源结合起来，实现减碳的目标，提升环境接受度。
[0005]目前，我国海上风电制氢发展仍处于前期阶段，技术累积较少，如何提供一种支撑平台能有机融合海上风电和制氢技术亟待解决。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种海上风电制氢浮式平台。
[0007]为达到上述技术目的，本专利技术的海上风电制氢浮式平台的技术方案如下：
[0008]一种海上风电制氢浮式平台，它包括风电机组、风机塔筒、制氢平台、环形浮力平台、平衡平台和系泊系统；所述风机塔筒上端与风电机组相连接，所述风机塔筒及其基础部分从上到下依次与所设置的制氢平台、环形浮力平台、平衡平台相连接；所述环形浮力平台与包括悬链线的系泊系统连接，所述浮式平台通过系泊系统与海床连接。
[0009]进一步地，所述制氢平台包括挑台和制氢系统，所述制氢平台高于水面，所述挑台上侧设置有周身围绕的围栏，挑台下侧沿塔筒设置爬梯和护体栏。
[0010]进一步地，所述制氢系统包括制氢电解槽、储氢罐、电容器、总控制器、输水装置、输氢装置、海水淡化装置及氢气纯化装置，其中制氢电解槽的结构内部包括数个电解小室用于电解制氢。
[0011]进一步地，所述总控制器与电容器安装于中央处机舱处，电容器、总控制器与制氢电解槽、储氢罐、输水装置、输氢装置、海水淡化装置、氢气纯化装置相互连接，制氢电解槽与储氢罐、电容器、总控制器、海水淡化装置相互连接，电容器与总控制器相互连接。
[0012]进一步地，所述制氢系统的内部空间中各装置周身设置围挡隔板，各装置间通过密封电缆管道相连接。
[0013]进一步地，所述环形浮力平台中包括中心浮舱、水平浮桥、环形浮桥和对称分布的次级浮筒，所述中心浮舱通过水平浮桥与次级浮舱连接，所述次级浮筒通过环形浮桥相互连接，所述次级浮筒下表面设有垂荡板。
[0014]进一步地，所述环形浮力平台中心的浮舱中各部分连通，设有阀门可控制海水注入或排出，设有连接通道开关，并设有水位检测传感器以检测水况。
[0015]进一步地，所述平衡平台内部是空心，装载压载水以降低重心。
[0016]进一步地，所述风电机组产生的电能通过电缆输送到制氢电解槽、储氢罐、电容器、总控制器、输水装置、输氢装置、海水淡化装置、氢气纯化装置，海水通过输水装置和海水淡化装置输送到制氢电解槽进行电解，氢气通过氢气纯化装置、输氢装置输送到海底氢气管道或海上大型储氢罐运输回陆地。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0018]1、本专利技术中的平台具有结构融合的优势，将浮式风机与制氢装置结合在一起，实现浮式支撑结构、系泊系统和电网系统的共享，降低安装、操作和维护的成本；而且利用调节环形浮力平台中压载水的流入与流出调整吃水深度，调节浮心位置，提高稳定性，利用平衡平台可以降低整体重心，抑制风机的垂荡运动，提高结构的稳定性能，从而改善浮式风机平台的运动性能，保障制氢平台的有效运行；平台既能保证海上风电相关设施正常运转，又能提供稳固的制氢平台；电能和氢能所需的支撑结构、系泊系统和电网系统共享，降低安装、操作和维护的成本。
[0019]2、本专利技术中的平台具有功能融合的优势，本专利技术既能进行海上风力发电，又能实现海上制氢效能，也能达到充分利用资源和节约成本的目的，消纳风机发电的“弃风”问题，提高风电利用效率。从结构功能角度上，环形浮力平台的设计除了具有保障制氢系统输入海水的作用外，还可以为浮式风机平台提供浮力、抬高浮心，通过注入海水关闭部分阀门可调节重心，可抑制浮式基础在海洋环境作用下的大幅度的六自由度运动，提高风机各部件的使用寿命，提高风电发电小时数。
[0020]3、本专利技术设置的环形浮力平台和平衡平台，在结构性能上相比传统的海上风电Spar式、半潜式平台更具有优势。与Spar式平台相比，在相同排水体积下，吃水深度更小，更为稳定，可以避免Spar式对水深限制的要求，能适用不同水深范围；与半潜式平台比，本专利技术水线面积小，耐波性好，降低了整体质量与制造成本。浮式平台中的制氢平台位置高于海面，缓解海水对制氢系统的侵蚀。
附图说明
[0021]图1为本专利技术装置的海上风电制氢浮式平台的整体外观示意图；
[0022]图2为本专利技术装置的海上风电制氢浮式平台的平台布置示意图；
[0023]图3为本专利技术装置的海上风电制氢浮式平台的环形浮力平台平面示意图；
[0024]图4为本专利技术装置的海上风电制氢浮式平台的制氢系统内部示意图。
具体实施方式
[0025]为了更清晰的描述本专利技术的具体实施方式，以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细阐述，应当理解，该具体实施例仅用于说明本专利技术，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0026]本专利技术提供一种海上风电制氢浮式平台，它包括风电机组1、风机塔筒2、制氢平台3、环形浮力平台4、平衡平台5和系泊系统6，制氢平台3包括挑台7和制氢系统8，风机塔筒2上端与风电机组1相连接，所述风机塔筒2从上到下依次与所设置的制氢平台3、环形浮力平台4、平衡平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上风电制氢浮式平台，其特征在于：它包括风电机组(1)、风机塔筒(2)、制氢平台(3)、环形浮力平台(4)、平衡平台(5)和系泊系统(6)；所述风机塔筒(2)上端与风电机组(1)相连接，所述风机塔筒(2)及其基础部分从上到下依次与所设置的制氢平台(3)、环形浮力平台(4)、平衡平台(5)相连接；所述环形浮力平台(4)与包括悬链线的系泊系统(6)连接，所述浮式平台通过系泊系统(6)与海床连接。2.根据权利要求1所述的一种海上风电制氢浮式平台，其特征在于：所述制氢平台(3)包括挑台(7)和制氢系统(8)，所述制氢平台(3)高于水面，所述挑台(7)上侧设置有周身围绕的围栏，挑台(7)下侧沿塔筒设置爬梯和护体栏。3.根据权利要求1所述的一种海上风电制氢浮式平台，其特征在于：所述制氢系统(8)包括制氢电解槽(9)、储氢罐(10)、电容器(11)、总控制器(12)、输水装置(13)、输氢装置(14)、海水淡化装置(15)及氢气纯化装置(16)，其中制氢电解槽(9)的结构内部包括数个电解小室用于电解制氢。4.根据权利要求3所述的一种海上风电制氢浮式平台，其特征在于：所述总控制器(12)与电容器(11)安装于中央处机舱处，电容器(11)、总控制器(12)与制氢电解槽(9)、储氢罐(10)、输水装置(13)、输氢装置(14)、海水淡化装置(15)、氢气纯化装置(16)相互连接，制氢电解槽(9)与储氢罐(10)、电容器(11)、总控制器(12)、海水淡化装置(15)相...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建华，赖跃琦，孙科，尚昇，刘志成，郭军，张艺巍，岳飞虎，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：