CN100505998C

CN100505998C - 浮动发电系统

Info

Publication number: CN100505998C
Application number: CN 200580007057
Authority: CN
Inventors: L·波尔德瓦特; B·万卡恩; H·威尔; L·D·罗森
Original assignee: Single Buoy Moorings Inc
Current assignee: Single Buoy Moorings Inc
Priority date: 2004-03-04
Filing date: 2005-03-02
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2025-03-02
Also published as: CN1930932A

Abstract

一种使用天然气为用电设备安全地提供大量电力(至少30兆瓦)的系统。该系统包括浮动发电船(110)，其位于海面上并且载有一个或者多个涡轮发电机组(114、116)，该发电机组用天然气作燃料并且它的输出电力通过电力线(120)输送，该电力线至少部分地在海中延伸到用电设备上。一个用电设备是处理船(112)，其处理天然气，并且具有输送设备(68)，该输送设备将液化气输送到油船(106)或者从其中输出，该油船装有10000吨以上的液化气。一些气体从处理船通过海中的导管(136)输送到发电船中，以提供燃料。另一个用电设备是岸上设备(52)。发电船与处理船(110、112)远远分开(例如至少0.2公里)，以在气体发生爆炸或者失火时保护人员。单独的发电船和处理船使能迅速地得到这样的船，这种船对在新开发的地区快速供应大量电力特别有用。

Description

浮动发电系统

背景技术

储存大量天然气具有产生爆炸或者巨大火灾的危险。将液化气(通过冷却使其液化或者水合)用油船(每个油船装有10000吨以上的气体)从采出大量天然气的远方含烃油田运输大量的天然气正得到有效应用。这种气体(主要是每个分子中具有三个或者四个碳原子的气体)通过位于近海含烃储层上方的采油和处理船可以液化，而后加热，按预定目的将其再气化。为了冷却液化和加热再气化，要使用大量的电力。如果用于处理气体和发电的这种系统能够迅速得到，则是理想的。如果保护绝大多数人员免受爆炸或者巨大气体火灾的危害，那同样是理想的。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种安全地使用气态烃为一个或者多个用电设备发电的系统，该系统包括：

浮动结构，其以离所述用电设备0.2公里到200公里的距离位于海中；

所述浮动结构具有发电机组，所述发电机组使用气态烃作燃料并进行发电；

电力线，其从所述浮动结构和水下延伸到所述用电设备，以在设置容易安装的设备进行发电的同时使在浮动结构上的人员和财产脱离灾难；

用于从油船接收液化天然气的装置，其并用于加热液化天然气以便产生气态烃以及用于将所述气态烃供至所述发电机组。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用气态烃作燃料向岸上配电设备提供电力的方法，该岸上配电设备以使位于岸上的用电用户脱离在处理这种气态烃时产生的任何危险的方式将电力输送到所述用户，该方法包括：

将第一浮动结构锚定到海底上离岸至少0.2公里的位置，该第一浮动结构位于海中，并且载有用气体作燃料的发电机组；

设立在所述第一浮动结构与所述岸上配电设备之间延伸的水下输电电力线；

将所述气态烃供给到所述第一浮动结构中；

使所述气态烃流到所述发电机组中进行发电；并将所述产生的电力沿着所述电力线传送到所述岸上配电设备。

根据本发明的一个实施例，本申请人提供一种使电力流到用电设备例如液化天然气的处理设备的海上系统，这样可以将其用油船送到远方地点，或者将从油船中接受的液化天然气再气化。该系统包括海上处理船，该处理船处理气体并且将液化气输送到油船或者从油船中输出，该系统还包括单独的发电船，该发电船装有发电机组。使用两个船使能采用较小的船，这样使能更快地获得该船。发电船远离处理船(至少离开0.2km)，以保护船上的人员免受处理船或者油船或者发电船上爆炸或者火灾的危害。

电力还可以从发电船输送到岸上的配电设备。在这种情况下，发电船离海岸要有足够的距离，以避免海岸受到发电船或者处理船上任何气体火灾或者爆炸的损害，但是要近到足以能使电力通过海底电力电缆有效地从船传送到岸上的配电设备中。该距离优选地足以使这些船不会从岸上清楚地看见。

在附加的权利要求中具体地示出本发明的新颖特征。当结合附图阅读时，通过下面的描述将更好地理解本发明。

附图说明

图1是用天然气发电的系统的立体图，其中，从液化天然气中获得的气体用油船送到附近处，该油船用虚线表示。

图2是本发明另一实施例的系统的侧视立面图，其中，该系统包括处理船和单独并隔开的发电船，所述处理船从储层中采出气体并将其液化，以便油船输送，所述单独和隔开的发电船为处理船发电。

图3是本发明另一实施例的系统的侧视立面图，该系统包括处理船和发电船，所述处理船用于卸载、再气化和加压从油船接受的液态气体，而所述发电船用于发电，供处理船使用并输送到岸上的用电设备。

具体实施方式

图1示出用天然气作燃料生产大量电力(至少30兆瓦)的系统10，该系统包括位于近海(通常离海岸14小于大约200公里)的浮动结构或者船12。该船，例如驳船具有船体16，该船体在其艏端22支撑一转塔20。利用系留系统，例如链线32将该转塔系住，这些链线沿其方向延伸到海底。立管34从转塔上的旋轴36延伸到海底平台40上。转塔使船能随着风和波浪的变化而成为风向标，即面对不同的方向，而链线使船能从海底平台上的位置44漂流，但只漂流有限的距离。也可以使用其它系留系统，其中包括扩展系留。

船载有发电机组42，该机组42用气体作燃料发电。优选的机组是涡轮发电机组，其中，利用天然气给涡轮提供动力，而涡轮使发电机的转子旋转。与其发电相比，这种涡轮发电机组的重量较轻，而且气体的使用使产生的污染气体最小。该系统包括电力电缆50，该电力电缆50从船延伸并具有主要部分56，其沿着海底延伸到岸上设备52。该设备将电力分配到各用户，例如住宅、工厂和办公建筑物。所示出的船还载有第二发电机组54。

在图1的系统中，从油船56中得到是燃料的天然气，该油船56从远方的储层中收集天然气，将该天然气液化(通过冷却到0℃以下，而通常冷却到-40℃以下以便有效地运输)，再将该气体卸到船12中。该船具有：加热气体使其液化的再气化装置60，和泵送气体的加压装置62。尽管通常在船上设有容器以储存气体，但是在气体液化之前或者其后，大多数气体优选地储存在地下洞穴64，例如海底洞穴中，该海底洞穴已由盐类沉积形成。装气体的油船例如以一星期一次的周期来到船旁，并且只停留一天或者两天卸载，因此在该星期的其余时期内气体必须要储存。该船具有油船的系留设备，例如绞盘66，以便固定到线上，将油船系留在船12的旁边，或者将油船系住，同时使其位于船的后面。在两种情况下，如果船成为风向标，那么船12和油船56一起成为风向标。所述船还具有在油船与船之间输送液化气的输送设备68。

被系留在近海并载有发电机组的船以可接受的方式适合大量电力的需要。与气体相比，原油的输送更加容易，并且具有更多的用途，因此，用油船输送原油昂贵。用油船从远处输送的天然气难以卸在靠近开发区的海岸上，因为人们担心，在海岸的大型卸载设备中，大量的天然气可能会发生火灾或者爆炸。如果卸载设备可以置于远离海岸，其距离至少大约1公里，且通常更远，这样防止人员和财产免受任何火灾或者爆炸的危害，因此，更加可以接受天然气的使用。船可以设在离海岸至少三公里的地方，这样它可能难以从海岸看见，并且优选地离海岸不超过200km，以将电力电缆的费用和电力损失最小化。用设在远海船上的、用气体作燃料的发电机发电的另一个优点是，当不再在远处使用时，该船可以根据推测开采或者加以利用。船上已装有重型发电机组和其它大型设备的这种船可以快速航行，并且以低成本到达靠近需要大量电力的所需近海位置。此外，有时通过使用现有的船体、尤其是使用生产或者输送烃并将其改装的船体可以获得该船。

第一发电机组42提供大量电力，例如30到500兆瓦。第二发电机组54通常小些，当可以得到足够多的气体并需要额外的电力时，则可以投入生产更多的电力，并且可以拆除再运送到另一船上。

图2示出系统100，在该系统中，利用采油和处理船112上的设备，从当地的含烃储层或者油井102中开采液化气。该加工，即处理船冷却天然气(到-40℃或者更低)使其液化，并且定期地(例如每七天中的一天或者两天)将天然气装到油船106中。本申请人采用了两个船110、112。发电或者发电机船110载有发电机组114和可能附加的、但较小的机组116，并且连接到电力线120上，该电力线120在海中延伸到处理船112上。除了用于系留油船106的系留设备外，处理船112载有气体液化装置122和用于储存气体(呈冷液态)的容器。液化气被卸到油船上，该油船再将其运送到远方的用气地点，例如图1所示的系统中。优选的是，处理船112可以储存至少10000吨的液化气，以储存油船102所用至少一个负荷的液化天然气(LNG)。液化气不能储存在洞穴中。在图2中，发电机船110利用转塔130和链线132系住，并用转塔130A和线132A以类似方式系住处理船112，而卸油船位于处理船的旁边并且紧紧地与其系住。船艏的静态位置(其位置在静海中)是船的位置。由于两个船在同一力的作用下漂流，它们的艏之间的距离通常差不多恒定。

在图2的系统中，来自位于海底133下方的油井或者储层102的气体通过导管或者海底管道134、136(这些管道至少部分铺设在海底上或者海底中)输送到两个船上。来自用气体作燃料的发电机船110的电力通过部分沿海底延伸的电缆120供给到用电的液化驳船112，即处理船上。需要这种电力液化来自油井102中的气体。额外的电力可以供给海岸或者近海的其它设备使用。

图2布置的优点在于，采用两个较小的船110和112，而不是一个大型的船。在造船厂中发现开槽以建造大型的船比建造小型的船所花费的时间要长。此外，凡是从图2所示当地油田中可以得到气体(并且不会被液化和输送到其它地方)的地方，或者通过从油船中卸载可以得到气体的地方，该船110便有利于发电。

两个船110、112最好相隔较远，例如隔开至少0.2公里和优选为至少0.5公里。如果在另一船112上发生爆炸或者巨大火灾，这样为一个船上的人员提供了安全。当然，最大的爆炸或者火灾可能会发生在处理船112上。因此，本申请人宁愿采用两个(或者更多个)单独的船。一个船，例如112用来处理气体，以便将其液化或者气化。用于处理气体的这种船在海平面上和在它的附近(在船112和/或邻近的油船106中)装有大量(例如10000吨以上)的烃，从而导致发生爆炸或者巨大火灾的危险。另一船110用来发电且用气体作燃料，但是可装基本量的气体(例如200吨以上)。两个或者多个船有助于将最多数量的人员与另一船上的设备相隔开，并且使每个船能设置在较少延迟的位置上，因为这种船可以在中型造船厂建造或者通过改装现有的船建造。

图3示出系统140，其中，用油船142将液化气(例如-40℃或者更低的液化气)引到处理船144中。船144上的处理设备146将液化气体再气化(加热)到大约0℃以上(避免结冰)再泵送。即使采用海水提供热量，但是在加热和泵送过程中仍要用大量的电力。一些气体通过导管或者海底管道150输送到发电船152中，该发电船152具有发电的机组153。大量的电力(至少1MW)通过发电船沿着电力电缆部分154、156输送到处理船上，以保证该船的电力需求。

如果需要将大量的电力输送到另一用电设备，例如岸上的用电设备，则发电船要装载大型发电机组，并通过大型海底电缆162输送大量电力(例如30MW到500MW)。如果需要将大量天然气输送到岸上设备，则通过海底管线164输送大量天然气。

因此，本发明提供一种使用气体生产大量电力的船。电力被输送到一个或者多个海上用电设备，例如液化气体或者气化液化的气体的海上气体处理设备(船或者平台)和/或岸上配电设备。有时装有10000吨以上气体的海上气体处理设备与单独的发电船和可能有人的任何岸上场所相分开(例如0.2公里以上，并优选为至少一公里)。采用载有发电机组和用气体作燃料的其它设备的船有利于快速配置发电设备，并且在其它位置上再次使用。本发明对安全地将大量电力提供到远方和快速发展的区域(例如非洲的一些国家)特别有用，除了配电网之外不需要大量的岸上基础设施。

尽管本文已描述和示出了本发明的特殊实施例，但是应该认识到，本领域普通技术人员可以容易地进行改进和变更，因此，其意图是权利要求被解释为包含这些改进和等效替换。

Claims

1.一种安全地使用气态烃为一个或者多个用电设备(52、112、144)发电的系统，该系统包括：

浮动结构(12、110、152)，其以离所述用电设备0.2公里到200公里的距离位于海中；

所述浮动结构具有发电机组(42、114、153)，所述发电机组使用气态烃作燃料并进行发电；

电力线(50、120、154)，其从所述浮动结构和水下延伸到所述用电设备，以在设置容易安装的设备进行发电的同时使在浮动结构上的人员和财产脱离灾难；

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述用电设备设置在岸上，并且所述浮动结构包括输送设备(68)，所述输送设备(68)被构造成在浮动结构与装有10000吨以上天然气的油船(56、106、142)之间输送天然气；

所述浮动结构位于距海岸(14)至少1公里之处。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述用于从油船接收液化天然气的装置包括被系留以位于海中的第一位置的气体处理船(112、144)、位于所述气体处理船上的烃处理设备(122、146)以及在所述气体处理船与油船之间输送已经被冷却以进行液化的天然气的输送设备(68)；

所述气体处理船包括所述用电设备；并且包括：

气体导管(136、150)，其在邻近所述气体处理船的位置与发电机船之间延伸，并且把气体输送到所述发电机船中。

4.如权利要求3所述的系统，该系统包括海底含烃储层和导管，该导管包括立管，该导管从所述储层延伸到所述气体处理船上，其中：

所述烃处理设备冷却气体，以产生液化气，而所述气体处理船具有储存至少10000吨液化气的容器。

5.如权利要求4所述的系统，该系统包括储存天然气的地下洞穴(102)；并且包括：

至少一个导管(134)，其在所述浮动结构与所述洞穴之间延伸。

6.如权利要求1所述的系统，该系统包括近海海底含烃气储层(102)，并且包括：

导管(134)，其包括立管，该导管从所述浮动结构向下延伸到所述储层中并且将包含气体的烃从所述储层输送到所述浮动结构；

将从所述储层通过所述导管传送到所述浮动结构的一部分烃气传送到所述发电机组的传送装置(136)，所述传送装置提供为所述发电机组供能的燃料。

7.如权利要求1所述的系统，该系统包括近海海底含烃气储层(102)，并且包括：

导管，其包括立管，该导管从所述浮动结构向下延伸到所述储层中，并将包含气体的烃从所述储层输送到所述浮动结构；

将从所述储层通过所述导管传送到所述浮动结构的烃气传送到所述发电机组的传送装置。

8.一种用气态烃作燃料向岸上配电设备(52)提供电力的方法，该岸上配电设备(52)以使位于岸上的用电用户脱离在处理这种气态烃时产生的任何危险的方式将电力输送到所述用户，该方法包括：

将第一浮动结构(12、110、152)锚定到海底上离岸至少0.2公里的位置，该第一浮动结构位于海中，并且载有用气体作燃料的发电机组(42、114、153)；

设立在所述第一浮动结构与所述岸上配电设备之间延伸的水下输电电力线(50、162)；

将所述气态烃供给到所述第一浮动结构中；

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，

将所述气态烃供给到所述第一浮动结构中的步骤包括将载有冷态液化烃的油船(106、142)系留在第二浮动结构(112、144)附近，在油船与第二浮动结构之间输送所述液化烃并且从海底导管(136、150)将气体供给到所述发电机组中，该海底导管从所述第二浮动结构延伸到所述第一浮动结构；并且

通过在海中延伸的电力电缆(120、154)将电力从所述第一浮动结构输送到所述第二浮动结构。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，供给所述气态烃的步骤包括：从海底储层中开采烃气；并使采出的气体流到所述发电机组中，以提供所述发电机组使用的燃料。

11.如权利要求10所述的方法，该方法包括：

冷却从所述储层中采出的一些气体，以将其液化，并且每隔一段时间使所述液化气流到油船中，其中所述液化气为已经冷却以便进行液化的气体。