CN117897519A - 用于生成、收集和分配氢气的装置、系统和方法 - Google Patents

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Abstract

根据本公开的一种实施方式，提供一种制氢方法。所述方法包括从布置在海上一个地点水下的水电涡轮机产生交流电流。所述方法也包括使交流电流转换成直流电流，以及将直流电流应用于定位在水电涡轮机海上布置地点的水上的电解槽。所述方法还包括由电解槽生成氢气。

Description

用于生成、收集和分配氢气的装置、系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年8月30日提交的标题为“Devices,Systems,and Methods forHydrogen Generation,Collection,and Distribution”的美国临时专利申请第63/238,538号的优先权，其全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本公开总体上涉及用于氢气产生、收集和分配的系统和方法，所述氢气产生、收集和分配可用于生产作为最终产物的电。更具体地，本公开涉及使用各种水中技术部署水电能源系统，以实现用于产生、收集和分配氢气的稳健系统。
背景技术
简介
本文中所使用的章节标题仅用于组织目的，不应当被解释为以任何方式限制所描述的主题。
今天，全世界越来越关注利用可再生能源，减少对碳基能源生产的依赖。多种能源生产技术已经开发出来，致力于减少对化石燃料的依赖，包括但不限于，例如，从流体流(例如风流或水流)转换发电。这种能源转换系统通常依赖涡轮机，其中，叶片与流体流(例如来自风或水)相互作用，引起转子的旋转，该转子使发电机旋转以产生电力。
在水电能源系统中，水电涡轮机用于从运动的水体(例如河流、海洋或其他水流源)或者其他流体源的流进行发电。例如，潮汐发电利用潮汐流所引起的水的流动或者潮汐引起的海平面的上升和下降。当水位上升然后下降，产生水流或者流体流。例如，来自河流的单向流动也形成可以用来发电的水流。
除了产生用于分配到电网的电力以外，可再生能源，包括但并不限于流体流能量转换系统，可用于通过使用由那些系统产生的电力为电解设备(电解槽)供电来生产氢气。通过电解法产生的氢气可以贮存，并用作非碳基形式的燃料。电解被广泛认为是有效的生产氢气的方法。例如，使用现行的技术，已经发现电解以约75％的效率产生氢气。因此，为了生产保持约39.4kWh能量的一千克纯氢燃料，需要约52.5kWh的电。通过使电解效率提高到大约95％，产生一千克氢燃料仅需要约41.5kWh的电。为了提高电解效率，本公开的实施方式考虑例如使用高温电解槽。
因为其依赖于大型水体和与大型水体协同定位，水电能源系统尤其适于电解制氢。但是在实施这样的技术以实现成本效率的实用的可靠的氢气生产、收集和分配时存在许多挑战。例如，通常在水环境中以及在离海岸相对较远的环境中部署水电能源系统提出了挑战，部署、包括但并不限于保护设备免受恶劣环境条件的影响、进出系统部署地点、从部署地点收集氢气、和/或氢气分配到可能太远离收集地点而不能进行直接分配的地方。
因此，需要研制对付上述挑战的能使用可再生能源例如水能源系统生产、收集和分配氢气的装置、系统和方法，所述装置、系统和方法具有成本效率、实用、可靠，可获得较低的电力成本。
发明内容
综述
本公开的示例性实施方式可以展示一个或多个上述期望的特征。根据下面的描述，其它特征和/或优点将变得显而易见。
另外的目的和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将通过所述描述变得明显，或者可以通过实践本教导而学习到。借助于在所附权利要求中特别指出的元件和组合，可以实现和获得本公开的至少一些目的和优点。
根据本公开的一种实施方式，提供一种用于产生氢气的方法。所述方法包括从部署在海上地点的水下的水电涡轮机产生交流电流。所述方法也包括使交流电流转换成直流电流，以及将直流电流应用于定位在水电涡轮机的海上地点的水上的电解槽。所述方法还包括由电解槽生成氢气。
根据本公开的另一种实施方式，提供从海上地点生成、收集和分配氢气的系统。所述系统包括一个平台，其布置在水体海上地点，支持海上地点的水上设备。所述系统也包括一个由平台支承的电解槽。所述系统还包括一个或多个自主表面能量收集船舶，其由输送电能的线缆连接于平台。一个以上的自主表面能量收集船舶中每个都包括一个电能产生系统，其产生通过线缆向电解槽输送的电能，其中，电解槽构型成从电能产生氢气。
根据本公开另一种实施方式，提供使海洋船舶连接于锚泊结构件的系统。所述系统包括一个安装在海洋船舶上的第一连接装置。所述第一连接装置包括一个互锁系统的第一部分。所述系统也包括一个安装在锚固结构上的第二连接装置。所述第二连接装置包括互锁系统的第二部分。互锁系统的第二部分构型成与互锁系统的第一部分接合，确保海洋船舶固定于锚泊结构件，而无需任何人工干预。
根据本公开另一种实施方式，提供使海洋船舶连接于锚泊结构件的方法。所述方法包括使海洋船舶自主导航到锚泊结构件。所述方法也包括使海洋船舶上的第一连接装置连接于锚泊结构件上的第二连接装置。所述方法也包括在第一和第二连接装置之间交换位置数据。所述方法还包括使第一连接装置上互锁系统的第一部分与第二连接装置上互锁系统的第二部分接合，确保海洋船舶固定于锚泊结构件，而无需任何人工干预。
显然，前述一般说明和后续详细说明仅为示例性说明，不限制本公开和权利要求书，包括等同专利在内。显然，广义上说，本公开和权利要求书可实施成不具有这些示例性实施方式和实施方式的一个或多个特征。例如，本领域普通技术人员应当理解，与氢气生产、收集和分配相关的后续详细说明仅为示例性的，提出的装置、系统和方法可具有许多组件，利用许多半潜式平台、水电能源系统、自主表面能量收集船舶、船舶(例如液货运输船)以及陆上运输工具，产生、收集和分配氢气，用作再生能源。
附图说明
包含于本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图示例说明本公开的各种非限制性实施方式，并且与说明书一起用来解释说明某些原理。
在附图中：
图1是示出根据本公开的氢气生产、收集和分配的系统和方法的零件的示意性流程图；
图2A是根据本公开的一实施方式的用于石油钻井的半潜式平台在改装之前的俯视图；
图2B是图2A的半潜式平台的侧视图；
图3A是根据本公开的一实施方式的图2A的半潜式平台在改装之后的俯视图；
图3B是图3A的半潜式平台的侧视图；
图4是根据本公开的一实施方式的具有锚泊装置的图3A的半潜式平台的侧视图；
图5是图3A的半潜式平台的俯视图，具有根据本公开的一实施方式的多个自主表面能量收集船舶的链连接到半潜式平台；
图6是根据本公开的一实施方式的自主表面能量收集船舶(ASECV)的正视图；
图7是图6所示自主表面能量收集船舶的左视图；
图8是图6所示自主表面能量收集船舶的右视图；
图9是图6所示自主表面能量收集船舶的俯视图；
图10是图6的自主表面能量收集船舶的左侧视图，具有根据本公开的一实施方式的水电涡轮机经由涡轮机支撑结构提升出水，处于升高位置；
图11是根据本公开的另一个实施方式的包括模块化单元和连接杆的自主表面船舶(ASV)的侧视图；
图12是图11所示自主表面船舶的俯视图；
图13是图11所示自主表面船舶上的模块化单元的的示意图；
图14是根据本公开一实施方式的模块化单元的示例性实施方式的透视图；
图15A是具有平台所用的示例性自推进系统的图11的所示自主表面船舶的示意图；
图15B是图15A所示自推进系统的自推进吊舱的放大示意图；
图16是根据本公开的一实施方式的连接到自主连接浮标(ACB)的图11的自主表面船舶的示意性侧视图；
图17是连接至图16的自主连接浮标的自主表面船舶的俯视图，其中连接杆处于未展开构型
图18是连接至图16的自主连接浮标的自主表面船舶的俯视图，其中连接杆处于部分展开构型
图19是连接至图16的自主连接浮标的自主表面船舶的俯视图，其中连接杆处于展开构型；
图20是根据本公开的实施方式的连接至图16的自主表面船舶的自主连接浮标的俯视图，其中连接杆处于展开构型并且多个自主表面能量收集船舶连接至连接杆；
图21是根据本公开的一实施方式的自主连接系统的俯视图，示出一个自主连接浮标连接于一条自主驳船；
图22是图21所示自主连接系统的侧视图；以及
图23是根据本公开的一实施方式的连接于用于将氢气输送到陆上地点的管道的图11所示自主表面船舶的示意侧视图。
具体实施方式
因为发电设备位于远海，所以使用水电系统例如水下涡轮机产生能量可提出诸多挑战。这样的挑战可能包括使用较为复杂的停泊系统去部署涡轮机，以及从发电源向陆上地点输电所需的长距离铺设线缆。在解决此类挑战的努力中，在提供替代基于化石燃料的技术的生产能量的同时，根据本公开的实施方式的方法和系统使用水下涡轮机发电，所述电能用于使与水下涡轮机所部署的地点同位置布置的电解槽工作产氢气，所述氢气进而可以相对有效且经济的方式在岸上运输以用于下游产生能量。
图1是通过一个或多个水电涡轮机发电并将产生的电能转换成氢燃料源(即，从电能产生氢气)的系统和方法的一个实施方式的示意流程图。在流程图中，一个或多个海上涡轮机(图1的示意图中描绘了一个)，例如水下水电涡轮机，被展开用于通过涡轮发电机产生交流电。本领域普通技术人员知道，可以使用各种水电涡轮机。在以下文献中描述图1所示系统和方法中可以使用的水电涡轮机的非限制性实施方式，标题为“System forGenerating Electricity from Fluid Currents”的美国第7453166B2号专利；标题为“Energy Conversion Systems and Methods”的美国第9359991B2号专利；标题为“Hydroelectric Turbines,Anchoring Structures,and Related Methods of Assembly”的美国第10389209B2号专利；标题为“Hydroelectric Energy Systems,and RelatedComponents and Method”的美国第10544775B2号专利；标题为“Hydroelectric EnergySystems and Methods”的美国公开号为2021/0190032A1的专利申请，以及标题为“OrbitalMagnetic Gears and Related System”的公开号为WO/2020/118151国际专利申请，所述文献全部内容通过引用并入本文中。如同本领域普通技术人员所了解的那样，通过称为电解的过程，图1所示的系统和方法可使用电解槽，其由水电涡轮机产生的电流供电，以分裂水的氢原子和氧原子之间的键，从而释放氢气和氧气。在许多实施方式中，使电解槽定位在水电涡轮机的展开地点，能量损失相对最小，特别是与经由传输线缆将电力传输到更远的陆上地点相比。因为电解过程的电流通过可再生能源产生的，所以整个过程可以在不向大气中释放额外的碳的情况下发生，其中通过电解过程产生的氢被认为是零排放燃料源。
如同碳基能源例如矿物燃料，氢气是比较易于贮存和输送的能量，其为液态时尤其如此。如图1所示，所述系统和方法还包括收集从电解槽产生的氢气(例如，液态氢气)并将其存储在例如储罐中，在储罐中其可以经由例如低温储运船从海上氢气产生设施运输到其被作为燃料源分配的陆上设施。例如，产生的氢燃料可用于氢气发动机和/或燃料电池，其又可归并到本地公用电网中(例如，为家庭加热和照明)，直接用作汽车燃料源或航空燃料源，或者用作本领域普通技术人员所的熟悉的任何其他燃料源。
为了有效地实现使用可再生能源进行氢气生产、收集和分配，诸如定位在海上的水电涡轮机，本公开的系统和方法提出使用用于部署水电涡轮机的自主表面能量收集船舶(例如见图6-10)和生产平台，例如赋予新用途的半潜式平台(例如见图2-5)和/或停泊的自主表面船舶(例如见图11-22)，用作海上氢气生产设备，下面对其每个进行详述。
根据一个实施方式，如图2A-图4所示，虽然可使用各种半潜式平台中任何一种，但是利用石油钻井工业中常规使用的半潜式平台20是有益的并且成本较低，该半潜式平台被重新利用和改装成包括电解装置(电解槽11)、低温液化系统16(即，液化由电解槽11产生的氢气)和液态氢气的储罐12。如图3A和3B中改装后的半潜式平台20的视图所示，半潜式平台20还构型成用于将液态氢气从半潜式平台20上的储罐12转移到用于运输液态氢气离开半潜式平台20(例如输送到海岸)的一储运船30上的液态氢气储罐12’。如图4所示，半潜式平台20可例如通过锚22锚泊在海上任何地方，锚22嵌入在海底25且通过锚索21连接于半潜式平台20。这样，半潜式平台20可被牵引出来(例如由一个海上动力船舶)并安装在对周围环境影响最小的一选定的海上地点，且如果需要，也易于重新部署到一个新的地点。
本领域普通技术人员会理解，图2A-图4所示的半潜式平台20仅为示例性的，本系统和方法的半潜式平台可以具有各种设备构型和组件，但这并不超出本公开和权利要求书的范围。本系统和方法的半潜式平台还可以利用各种技术和方法，将半潜式平台20安设在选定的海上地点，包括但不限于所公开的锚泊系统。本领域普通技术人员还应当理解，半潜式平台20生产和贮存的液态氢气，还可以通过现有技术中的任何运输工具、系统和/或方法输送出半潜式平台(例如输回海岸)。本公开的其他不同实施方式，还将生产的氢气以其气体形态直接输回海岸。在这种实施方式中，半潜式平台20可以不安装低温装置16。
如图5所示，根据本公开的不同实施方式，单个停泊的半潜式平台20可以用来系留连续产生直流电的自主表面能量收集船舶100的一个或多个串联链140，通过线缆/系泊链102将直流电输送到半潜式平台20。自主表面能量收集船舶100的每个串联链140具有一个或多个单个的自主表面能量收集船舶100，其由线缆/系泊链102和一个连接装置125系留在一起。如图5所示，根据本公开的不同实施方式，来自一个表面能量收集船100的线缆102可以与另一个表面能量收集船的连接装置125接合，以使两个自主表面能量收集船舶100系留在一起。类似地，自主表面能量收集船舶的每个链140可以通过半潜式平台20的甲板1上的连接装置125，系留于半潜式平台20的甲板1。各种实施方式利用本领域普通技术人员所熟悉的湿匹配连接器使两个自主表面能量收集船舶系留在一起和/或使一连串自主表面能量收集船舶连接于半潜式平台20，如下所述。
例如，每个表面能量收集船100可构型成承载和展开一个水电涡轮机111，该水电涡轮机构型成从半潜式平台20安装在其中的水体的水流(例如水体的洋流或者其他水体流)发电。根据不同的实施方式，这种水电涡轮机可具有一个固定构件(例如定子)和一个旋转件(例如转子)，所述旋转件设置在定子的外周向表面的径向外侧(例如围绕定子同心布置)，并构型成在旋转轴线附近围绕定子转动。例如，这种涡轮机可以具有多个叶片部分，所述多个叶片部分相对于转子既向内径向延伸，又向外径向延伸。这样，涡轮机必须定位在流体中，使得具有大致平行于转子的旋转轴线的方向分量流的流体流可以作用在叶片部分上，以引起转子围绕旋转轴线旋转。可以使用的非限制性实施方式的水电涡轮机描述于例如，标题为“System for Generating Electricity from Fluid Currents”的美国第7453166B2号专利；标题为“Energy Conversion Systems and Methods”的美国第9359991B2号专利；标题为“Hydroelectric Turbines,Anchoring Structures,andRelated Methods of Assembly”的美国第10389209B2号专利；标题为“HydroelectricEnergy Systems,and Related Components and Method”的美国第10544775B2号专利；标题为“Hydroelectric Energy Systems and Methods”的美国公开号为2021/0190032A1的专利申请，以及标题为“Orbital Magnetic Gears and Related System”的公开号为WO/2020/118151国际专利申请，其各自的全部内容通过引用并入本文中。
如上所述，由自主表面能量收集船舶100支承的水电涡轮机111用于连续产生直流电，且通过线缆/系泊链102将该直流电输送到半潜式平台20，其中，直流电用于电解槽产生氢气。例如，在各种实施方式中，交流电由水电涡轮机111直接产生(例如，正如本领域普通技术人员所熟悉的，通过发电机的旋转)。然后，交流电可通过一个整流器(未示出)，使交流电转换成直流电，提供给电解槽。这样，整流器(未示出)也可位于每个表面能量收集船100上，使每个涡轮机111内部产生的交流电在通过线缆/系泊链102向电解槽11传输电流之前，转换成直流电。然后，电解槽产生的氢气通过低温气体液化系统16低温冷却到液态，贮存在液态氢气储罐12中，直至通过可停泊于半潜式平台20的海洋船舶例如储运船30输送到海岸，其进行分配。
水电能源系统的上述实施方式及其相关组件是非限制性的，本系统和方法可与各种类型和构型的水电能源系统配合使用。此外，本公开设想利用所公开的系统和方法来利用经由各种可再生能源产生的直流电流来产生、收集和分配氢气，所述可再生能源包括但不限于水电、风和太阳能源，并且不旨在限于本文详细讨论的示例性水电涡轮机。任何这种再生能源生成系统可以按类似方式部署，代替经由自主表面能量收集船舶部署的半潜式平台的水电涡轮机。
如图5-图10所示，本公开的实施方式利用一个或多个自主表面能量收集船舶100(ASECV)承载和部署船载水电涡轮机111，如上所述。每个表面能量收集船100例如可具有船体110，所述船体带有涡轮机支承结构件112。在一个实施方式中，船体110可以是双船体，但是在本公开范围内，还可以是其他船体结构。根据不同的实施方式，涡轮机支承结构件112构型成使水电涡轮机111支承在船体110漂浮在其中的流体135中，以致具有大致平行于转子126的旋转轴线A的向量流F的流体流可作用于叶片部分127，以使转子126围绕旋转轴线A转动(见图7和8)。但是本领域普通技术人员应当了解，本公开的涡轮机可构型成以不同的变向流体流进行运转，以及构型成例如以潮汐流的涨落、来自仅一个方向的水流例如河川水流进行运转。
根据一个实施方式，涡轮机支承结构件112还构型成在涡轮机111定位在船体110之下、处于流体流中收集能量的第一展开位置(见图6-图9)与水电涡轮机111从流体中升起(即在吃水线之上)的第二收起位置之间升高和降低水电涡轮机111，以使表面能量收集船100的自主操作(见图10)。
根据各种实施方式，每个表面能量收集船100构型成自主导航往返于半潜式平台20，与半潜式平台20连接和分开，以及系留和脱离相应的串联链140。以这种方式，任何表面能量收集船100可脱离链140，自主导航到预定维修地点，余的自主表面能量收集船舶100和任何替换的自主表面能量收集船舶根据需要自主再系留在一起。此外，为了防止自主表面能量收集船舶100及其有效负载(例如水电涡轮机111)损坏，所有自主表面能量收集船舶100还可以依次脱离每个串联的链140，自主导航到预定安全地点，避开可能导致损坏的风暴或其他事件的预测路径。一旦危险的迹象过去，自主表面能量收集船舶100可以再依次系留，重新组成每个串联的链140。
根据各种实施方式，本公开的系统和方法可利用包括船载传感器119和120以及一个控制系统(安装在控制室109内)的表面能量收集船100，以自主连接/分开至半潜式平台20并系留/脱离另一个表面能量收集船100(即，在一串联的链140中)。对于自动化连接/系留，表面能量收集船100例如可以接近连接装置125的一个线缆插座115(或者在半潜式平台20上，或者在另一个表面能量收集船100上)。船载摄像机影像，例如连接装置125上一个摄像机105的影像，可以用来向线性操作机构106和一个推力转向推进系统(例如螺旋桨117和侧向推进器118)提供控制信号。线性操作机构106可彼此呈90度安装，且成一定角度布置，以便于安装于船体例如双体船船体，而不是垂直/水平安装，一个铰接线缆支柱103的前部动态定位在支柱103和操作机构106几何结构所s设定的半径内，以协助连接/系留。一旦连接/系留，一个湿匹配连接器101即可为线缆/系泊链102提供电能、数据和机械连接，因此，能使用一个绞车/卷绕系统108将其放出到所需的间距。同样，当一个表面能量收集船100系留于另一个表面能量收集船100时，接收的表面能量收集船100可使用摄像机105和推力转向推进系统来辅助系绳期间的对准，至少在水平轴线上。
当脱开/不系留时，湿匹配连接器101被机械地释放，绞车/卷绕系统108将线缆102拉进支柱103中，以致表面能量收集船100准备就绪，进行自主操作、导航和最后的连接/系留。
本领域普通技术人员应当理解，如图6-图10所示和所述的表面能量收集船100仅为示例性的，本公开的自主表面能量收集船舶可具有各种构造和各种组件，以及具有各种应变性和允许偏差，以支承水电涡轮机111与半潜式平台20以及彼此连接/系留和t脱开/不系留。例如，在各种实施方式中，操作机构106具有一些内置应变性能(例如，操作机构106装有弹簧并轻微阻尼)，以在波浪中连接/系留时，最大限度地降低径向冲击负荷，并且停泊时，可保持这种应变性能，最大限度地降低表面能量收集船100上由风和海况引起的动态线缆负荷。同样，“固定”的线缆插座115可具有一些轴向应变性能以最大限度地降低连接/系留负载，并且绞车108还可放线缆以在必要时最大限度地降低风和海况引起的线缆负载。
如同本领域普通技术人员所了解的那样，每个表面能量收集船100可进行程控(例如，具有全球定位系统(GPS)坐标)，以在指定地点之间自动行驶。表面能量收集船的自主特性允许船舶在半潜式平台20与指定的各种次级位置之间移动，次级位置包括例如海岸、其他能量收集位置、维修位置、和/或安全港湾位置，同时，允许从海岸、从半潜式平台20、或者从任何其他海上位置控制和监视操作，以致不需要操作员操作表面能量收集船。在各种实施方式中，安装在表面能量收集船100上的一个控制器109与安装在半潜式平台20上的一个控制器14之间的数据链接传输，可以通过表面能量收集船100上的一个发射器122与半潜式平台20上的一个天线15之间的高频无线电信号发送进行。这还有助于安全部署且易于维修，因为部署的船员无需直接在任何水电涡轮机111的部署位置，或者行驶到维修的部署位置。
根据本公开各种实施方式的自主表面能量收集船舶可具有各种类型和布置的自主船舶组件，使用各种类型和结构的自主控制监控单元，利用各种系统和方法使自主船舶例如链接于例如一个控制室。本领域普通技术人员应当理解，虽然上述示例性表面能量收集船舶利用全球定位系统坐标进行自主操作，但是，本公开的系统和方法使用任何已知的方法自主引导船舶在预定位置之间来回行驶。
此外，在各种实施方式中，设想了自主表面能量收集船舶进行远程控制操作，以致不是程控自动开始各种基于传感位置等等的操作任务，而是操作人员可利用与船舶进行无线电通信的远程控制输入设备重新定位船舶，使船舶转移执行各种任务(例如，升高和降低涡轮机支承结构件113)，类似于机器人控制系统技术。这种遥控操作可用于与全自动化操作结合使用。
如图11-图22所示，本公开的其他不同实施方式还预设利用一个或多个自主表面船舶(ASV)200，协同半潜式平台或代替半潜式平台，以收集自主表面能量收集船舶100产生的直流电，从收集的电能制氢，和/或储存氢气以备后续的陆上输送。这样的自主平台可以有利地用于例如半潜式平台(例如改装的现有平台)不可用或不实用的区域和/或使用于容易受到易变天气或期望具有将设备移动到不同位置的能力的其他条件影响的区域。根据各种实施方式，每个自主表面船舶200构型成自主导航往返于一海上地点，在所述海上地点，其可自主连接于锚泊结构件，例如停泊的表面浮标(例如，一个自主连接浮标(ACB))，如后所述。这样，自主表面船舶200也可自主与浮标分开，并导航到一预定位置以进行维护和/或避开恶劣天气(例如，导航到预定安全位置，离开判定的风暴路径，或者避开可能损坏船舶的其他情况)。然后，一旦危险迹象过去，自主表面船舶200可导航返回，再与所述海上地点重新连接。
虽然可使用任何自主表面船舶，如图11-图13所示，但是，最好使用具有浮式平台230的自主驳船200，浮式平台装配有包括单独的模块化单元208的模块化氢气生产装置。如图13和图14的放大图所示，模块化单元可具有容器207，其分别包括水净化装置210(例如，其构型成通过管214吸入海水和淡化海水)、电解装置(电解槽211)、低温装置216(即液化电解槽211产生的氢气)、以及液态氢气储罐212。这样，制氢装置的单个模块化单元208是独立的和便携的，因此，必要时，易于替换成新的单元。因此，单元208的模块化性质有利于氢气生产装置的有效维护。本领域普通技术人员应当知道，每个容器207不必储备所有上列组件，不同的这种设备可在不同的容器中间进行分配，和/或从略，视特殊的应用而定。
如图11和图12的驳船200视图所示，自主驳船200还构型成例如通过一个转运装置206使液态氢气从驳船200上的储罐212转移到储存液态氢气的储运船30，以便液态氢气离开驳船200进行输送(例如，输送到海岸)。可选地，驳船200的自主特性还允许驳船200自主导航到一个液态氢气的储运船和/或其他收集/贮存设备(例如在岸上)，以便从其储罐212转移液态氢气。本公开的其他不同实施方式，也使生产的氢气以其气体形态直接输回海岸。如图23所示，驳船200可自主导航到一个位置，产生的氢气由此例如通过一个管道240输回陆上位置245。在这种实施方式中，驳船200可以不安装承载低温装置216的组件和液态氢气储罐212，这些组件可位于陆上位置245。在各种实施方式中，例如，由陆上低温装置216产生的并储存在陆上储罐212中的液态氢气，可转注到储罐卡车250上的储罐252，以便进行运输。本领域普通技术人员应当理解，在这种实施方式中，制氢过程的其他组件也可位于陆上位置245。例如，在另一个实施方式中，也不在驳船200上安装承载水净化装置210和管道214的组件(淡化海水)，纯净水可从陆上位置245泵送到驳船200上的电解槽211。
参考图15A和图15B，其为了便于说明船舶的自主部件而示意地示出自主表面船舶200，类似于上述自主表面能量收集船舶100，所述自主表面船舶200可具有船载传感器219和220以及安装在自主表面船舶200上的控制系统209，以自主导航到海上位置/从海上位置导航，并于所述海上位置处的锚泊结构件300连接/分开，如图16所示。自主表面船舶例如可以程控(例如，具有全球定位系统坐标)以在指定位置之间自动行驶。因此，自主表面船舶200的自主特性允许船舶在锚泊结构件300与不同的次级指定位置之间移动，所述不同的次级指定位置例如包括其他的锚泊结构件300、海岸、维修位置、和/或安全港湾位置，同时允许从海岸或者从另一个海上位置进行控制和监视操作，以致无需操作人员操作自主表面船舶200。在各种实施方式中，自主表面船舶200上的控制器209与一控制位置(未示出)的控制室之间的数据链接传输，可通过自主表面船舶200上的一个无线电收发器222与所述控制位置(未示出)的天线之间的高频无线电信号传播进行。自主表面船舶200上的控制器也可由自主表面船舶200上的一个推进系统，根据从所述控制位置接收的数据，推进自主表面船舶200，使之重新定位。在一个实施方式中，自推进系统可具有一个或多个可与船舶主体分离的螺旋桨217和一个或多个侧向推进器260，每个螺旋桨217由一个电机(未示出)驱动。例如，电机可以由蓄电池(未示出)供电驱动，蓄电池由安装在自主表面船舶200上的容器207上面的太阳能电池板251充电，或者由一个氢气发电机供电，这是本领域普通技术人员所能理解的。
本领域普通技术人员应当理解，图11-图15所示的自主表面船舶仅为示例性的，本系统和方法的自主表面船舶可以具有各种设备构型和组件，包括各种构型和类型的制氢组件，以及各种构型和类型的自主组件，但这并不超出本公开和权利要求书的范围。
如图16所示，为使自主表面船舶200布置在一海上位置，根据各种实施方式，自主表面船舶200可连接于一个锚泊结构件，例如一个停泊的海洋表面浮标300，锚泊结构件系留至锚22，锚22嵌入在海底25中的并通过锚索21连接于所述海洋表面浮标300。如下所述，本公开的各种实施方式设想利用自主连接系统，使自主表面船舶200与作为自主连接浮标300安装的海洋表面浮标进行自主连接。但是，本系统和方法设想的自主表面船舶可以利用任何已知的技术和方法，使自主表面船舶200锚泊在一选定的海上地点。
如图17-图20所示，一旦锚泊在指定的海上地点，单个停泊的自主表面船舶200可用来系留连续产生直流电的一个或多个自主表面能量收集船舶100，并通过线缆/系泊链202(见图20)将该直流电输送到自主表面船舶200上的模块化氢气生产装置。在一个实施方式中，类似于上述半潜式平台20，自主表面船舶200可具有一个或多个连接器225，其构型成与自主表面能量收集船舶100的线缆/系泊链202相接合。自主表面船舶200例如着一个或多个连接杆223进行布置的多个连接器225。如图17-图20逐图所示，在各种实施方式中，连接杆223可在非展开位置与展开位置之间是可展开的，在非展开位置，连接杆223折叠在自主表面船舶200的侧面(见图17)，在展开位置，一个或多个连接杆223从自主表面船舶200的侧面向外延伸以形成自主表面能量收集船舶100的线性对接结构(见图20)。如图18和图19所示，在一个实施方式中，线缆270可在自主表面船舶200与连接杆223之间延伸，一旦连接杆223完全展开好，缆索拉紧，以帮助支承连接杆223。虽然未示出，但是如上文参考图5所讨论的，自主表面能量收集船舶100也可与自主表面能量收集船舶100的一个或多个链中系留到自主表面船舶200(即自主表面能量收集船舶100的每个串联l链包括一个或多个单d独的自主表面能量收集船舶100，其由线缆/系泊链202和连接装置225系留在一起)。
本领域普通技术人员应当理解，图17-图20所示的自主表面船舶200仅为示例性的，所提出的自主表面船舶200可使用任何已知的方法和/或技术，与自主表面能量收集船舶100进行连接，包括但并不限于布置在可展开的连接杆223上的连接器225。此外，所述自主表面船舶200可使用任何数量和构型的连接杆223，其具有各种数量、类型和构型的连接器，不限于所示实施方式。例如，本公开还进一步设想，使用自主连接系统，使自主表面能量收集船舶100与自主表面船舶200进行连接，如下所述。
本公开的实施方式还考虑了例如还具有一个自主连接系统，其能够使自主表面船与另一个船舶，例如锚泊结构件(例如停泊的海洋表面浮标)、另一个自主表面船舶、以及一个或多个自主表面能量收集船舶，进行自主连接和断开连接，无需任何人工干预。设想的所述自主连接系统包括自主连接子系统，自主连接子系统安装在每一个待连接在一起的船舶上(例如自主表面船舶和锚泊结构件)。自主连接系统可具有例如安装在船舶上的第一连接装置以及安装在锚泊结构件上的第二连接装置。在一个实施方式中，第一连接装置具有互锁系统的第一部分，第二连接装置具有互锁系统的第二部分，以致当连接时互锁系统的第一和第二部分锁定在一起，确保船舶固定于锚泊结构件。
如图21和22所示，现在来说明使自主表面船舶200自主连接于锚泊结构件例如改进的海洋表面浮标300的自主连接系统400。本公开的实施方式例如，考虑改变(或改型)已有的浮标，例如国家数据浮标中心使用的海洋表面浮标，使之具有自主连接系统400的自主连接子系统。这种浮标例如可具有海军海洋气象自动装置(NOMAD)、铁饼、或者沿海浮标。安装有自主连接子系统的改进的海洋表面浮标将被称为自主连接浮标(ACB)。在各种实施方式中，自主连接浮标还可利用风向标和/或水向标使自主连接浮标连接装置直接远离盛行风向和/或在水流方向下游进行定位，以便在风和/或水流条件下易于连接。自主表面船舶200可具有一个相似的自主连接子系统，其例如在最初装配期间安装在自主表面船舶200的前端，或者作为现有自主表面船舶的改装。自主连接系统400是指浮标(自主连接浮标)和船舶(自主表面船舶)上组合安装的自主连接子系统。
如图21和图22所示，自主连接系统400包括安装在自主表面船舶200上的第一连接装置410，以及安装在自主连接浮标300上的第二连接装置430。第一连接装置410和第二连接装置430互补，以便两者之间形成接合。在一个实施方式中，自主连接系统具有机械互锁系统400，以致第一连接装置410具有安装在自主表面船舶200的前端215的2-轴线铰接连接支柱412，第二连接装置430具有安装于自主连接浮标300的2-轴线铰接插座432，其。在一个实施方式中，连接支柱412具有在支柱412的前端411c处的柱塞414，插座432具有弹簧加载闩锁机构434，其构型成使槽416接合在柱塞414中，以在最终连接时将柱塞414锁定到插座432中。在另一个实施方式中，柱塞414连接于线缆418，线缆可以通过连接支柱412展开以允许自主表面船舶200与自主连接浮标获得所需间距，同时保持连接，允许进行更多的相对运动，并在风浪变化条件下，在自主表面船舶200和自主连接浮标300之间减小连接应力。正如本领域普通技术人员应当理解的，可以控制连接于插座432中弹簧加载闩锁机构434的螺线管(未示出)缩回锁紧装置435，以解除连接。
自主连接系统400还可以在自主表面船舶200和自主连接浮标300上具有机械操作机构420和440，其分别构型成提供对连接支柱412和插座432的高度和方位角的动态连续控制，以便在最终连接期间(例如在有风浪和水面水流的情况下)使组件相互对准。如同本领域普通技术人员所应理解的那样，机械操作机构420和440可以电动的或者液压驱动。在简化的实施方式中，机械操作机构420和440可代之以被动弹簧和液压阻尼器或柔性橡胶安装件，其还可允许组件的垂直与水平角度偏转，以便在最终连接期间进行相互对准。
自主连接系统400还可具有位置传感器422和442，其分别安装在自主表面船舶200上的连接支柱412的前端411处并与自主连接浮标300上的插座432相邻。位置传感器422和442构型成在接近自主表面船舶200期间，在最终连接于自主连接浮标300之前，连续监视插座432相对于连接支柱412的前端411的相对位置。自主表面船舶200和自主连接浮标300上的位置传感器422和442可具有但不局限于：具有实时动态处理(RTK)的全球定位系统，具有三维物体识别的摄像机，加上红外、超声、电容、电感、光电和/或激光雷达接近传感器。另外，可以使用例如3轴线加速仪和回转仪的动态运动传感器。在一个实施方式中，可以在自主表面船舶200和自主连接浮标300上使用若干位置传感器，以便通过冗余和互相关来提高连接可靠性。
安装在自主表面船舶200和自主连接浮标300上的控制系统处理器209和309，可以例如分别使用来自位置传感器422和442的数据结合控制算法，以在最后靠近期间，向自主表面船舶200提供速度和方向引导，以及向自主表面船舶200和自主连接浮标300两者上的机械操作机构420和440提供方向控制，以便连接支柱412和插座432在最后靠近期间连续进行角对准。根据各种实施方式，每个自主表面船舶200和自主连接浮标300上的控制系统处理器可具有三个基本工作模式：待机模式(默认)，连接模式，以及解除连接模式，如后所详述。
在各种实施方式中，例如，每个控制系统处理器209和309具有一个存储器。存储器具有构型成存储和/或检索信息的元件。在一些实施方式中，存储器可以是或者具有一个或多个存储元件，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、储存器电路，光存储驱动器和/或盘，磁存储驱动器和/或磁带、硬盘、闪速存储器、可移动存储介质等等。存储器可存储可用于自主连接系统400的操作和执行算法的软件。软件可具有计算机程序、固件、或者其他形式的机器可读指令，包括操作系统、实用程序、驱动程序、网络接口，应用程序，等等。
处理器209和309可以具有例如微处理器或者其他电路，用以控制自主连接系统400和/或相应的自主表面船舶200以及自主连接浮标300的其他构件，以处理从存储元件或者其他源检索的指令，去执行进行各种方法运算的软件指令(包括但并不限于本公开所述的那些)，去应用信号处理和/或机器学习算法来分析数据，去执行计算和/或预测，等等。在一些实施方式中，处理器可以是或者具有一个或多个中央处理器(CPU)、算术逻辑单元、浮点运算单元、或者其他微型控制器。
自主连接系统400、自主表面船舶200和自主连接浮标300的独立部件可通过软件部件、通过固件、或通过它们的组合，经由专用硬件部件实现。硬件元件可具有专用电路，例如特定用途集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)，等等。软件部件可包括存储在存储器中的软件模块、存储在非临时计算机可读介质(例如内存储器或外存储器)上并由处理器(例如控制器)执行的指令，从外部源(例如，经由通信电路)接收的远程指令，等等。
这里所述的示例性的装置、系统和方法，例如可在执行计算机可读记录介质上的计算机可读程序代码的处理器、或者通过临时介质发送的通信信号的控制下实施。计算机可读记录介质是可以存储处理系统读取的数据的任何数据存储器，并且其包括易失性和非易失性介质、可移除和不可移除的介质、以及数据库、计算机和其他各种网络装置可读的介质。计算机可读记录介质的实施方式包括但不局限于只读存储器，随机存取存储器，电可擦编程只读存储器，闪速存储器或者其他存储技术，全息介质或者其他光盘存储，包括磁带和磁盘的磁存储器，以及固态存储装置。
自主连接系统400还可以使用无线电收发器，例如短程无线电收发器。在一个实施方式中，自主连接系统400可以利用在自主表面船舶200上的无线电收发器222和在自主连接浮标300上的第二无线电收发器444。无线电收发器222和444可以各构型成一旦自主表面船舶200非常接近自主连接浮标300，就将位置传感器数据以及命令和控制信息从控制系统处理器传送到机械操作机构420和430。
自主表面船舶200上现有的船载电源系统可以用于向自主表面船舶200上的自主连接子系统提供动力，而自主连接浮标300可配备一个电源子系统350，向其自主连接子系统提供动力。动力系统可向机械操作机构420和430、位置传感器422和442、控制系统处理器(即定位在控制箱209和控制箱309内)、以及无线电收发器222和444提供动力。在各种实施方式中，电源子系统例如可包括蓄电装置，例如蓄电池，太阳能电池板和/或涡轮发电机、相关的蓄电池充电控制器、以及为机械操作机构420和440、位置传感器422和442、控制系统处理器、和无线电收发器222和444的任何需用功率分配控制器和导线系统。在一个实施方式中，蓄电装置可包括燃料例如氢气或者柴油机，和相关的电力转换设备。在另一个实施方式中，机械互锁系统可修改成允许在自主表面船舶200和自主连接浮标300之间进行电力输送。
上述自主连接系统400可用于使用以下示例性方法，使自主表面船舶200自主停泊于自主连接浮标300(例如锚泊在一个海上位置)。当自主表面船舶200导航到自主连接浮标300的海上位置时，自主表面船舶200的船载自主导航控制系统可使用控制系统处理器209和无线电收发器222，而控制系统处理器的连接部件处于待机模式。当自主表面船舶靠近海上位置时(例如与海上位置相距约100米)，自主表面船舶200上的无线电收发器222能与自主连接浮标300上的无线电收发器444相联系，自主表面船舶200和自主连接浮标300每个上的控制系统处理器进入连接模式，启动每个连接装置410和430的相应的部件(例如，位置传感器422和442、机械操作机构420和440、以及连接支柱412和插座432)。
这样，当自主表面船舶200靠近自主连接浮标300时，控制系统处理器209和309可以连续接收来自每个位置传感器422和442的信号，可以在第一连接装置410和第二连接装置430之间交换位置数据，以监视自主表面船舶200的靠近情况。在各种实施方式中，例如，控制系统处理器209和309构型成根据来自位置传感器422和442的信号，连续监视接近的自主表面船舶200的靠近速度、距离和方向。
一旦最后靠近，为了便于在自主表面船舶200的连接支柱412和自主连接浮标300的插座432之间在部件最终连接期间(例如在有风浪和/或水面水流的情况下)的相互对准，控制系统处理器209和309还构型成连续控制连接支柱412和插座432中每个的高度角和方位角。因此，在最终连接期间，控制系统处理器209和309一起工作以导航自主表面船舶200前行，调整连接支柱412和插座432之间的对齐情况直至连接支柱412的柱塞414进入插座432，在那里它由弹簧加载闩锁机构434锁定就位。一旦自主表面船舶200和自主连接浮标300连接好，控制系统处理器209和309回到待机模式。
为了后续脱离自主连接浮标300，自主表面船舶200上的控制系统处理器209通过向自主连接浮标300的处理器309发送指令(例如通过无线电收发器222)，以释放弹簧加载闩锁机构434而进入解除连接模式。在一个实施方式中，例如，插座432上的一个电力致动螺线管(未示出)可以在接收来自处理器309的控制提示时释放弹簧加载闩锁机构434。然后，自主表面船舶200可使连接支柱412和任何展开的线缆从插座432缩回，并自主导航离开自主连接浮标300，导航到另一个预定位置。
本领域普通技术人员应当理解，自主连接系统400、连接装置(即子系统)410和430、以及参照图21和22所示的和所述的所有相关部件仅为示例性的，并且本公开设想使用本领域技术人员已知的各种类型、构型和/或数量的连接系统和部件来使自主表面船舶200自主地连接到海上地点的锚泊结构件。
此外，虽然上述自主连接系统和方法参照将自主表面船舶连接于自主连接浮标来加以说明，但是，本领域普通技术人员应当理解，基于本公开，所描述的系统、子系统和方法可类似地用于任何船舶进行连接，包括例如自主表面能量收集船舶100连接于自主表面船舶200。
本说明书和示例说明示例性实施方式的附图不应当被视为限制性的。在不脱离本说明书和权利要求(包含等同物)的范围的情况下，可以进行各种机械的、组成的、结构的、电气的、和操作的改变。在一些情况下，没有详细示出或描述众所周知的结构和技术，以免混淆本公开。此外，只要可行，参考一个实施方式详细描述的元件以及其相关联的特征可以包含于其中它们没有被具体示出或描述的其它实施方式中。例如，如果参考一个实施方式详细描述而没有参考第二实施方式描述一个元件，则所述元件仍然可以包含于第二实施方式中。
应当注意，如本文中所用，单数形式“一”、“一个”、以及“所述”，以及任何单词的任何单数使用包含多个所指对象，除非清楚且明确地限制为一个所指对象。如本文中所用，术语“包含”以及其语法变体旨在为非限制性的，以使得对列表中的项目的叙述不排除可以替代或添加至所列项目的其它类似项目。
此外，本说明书中的术语不旨在限制本公开。例如，空间相对术语-比如“上游”、“下游”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”、“前方”、“前部”、“后面”等等-可以用来描述一个元件或特征与另一个元件或特征的关系，如在图的取向中所示例说明的。除了图中所示的位置和取向之外，这些空间相对术语旨在涵盖装置在使用或操作中的不同的位置和取向。例如，如果图中的装置被倒置，那么被描述为在其它元件或特征“下方”或“下面”的元件将在其它元件或特征“上方”或“上面”。因此，示例性术语“下方”可以涵盖上方和下方的位置和取向。装置可以被以其它方式定向(旋转90度或以其它取向)，并且本文中所使用的空间相对描述符被相应地解释。
鉴于本文中的公开内容，进一步的修改和替代实施方式对于本领域普通技术人员而言将是显而易见的。例如，为了操作的清晰，系统可以包含被从附图和说明书省略的额外的构件。因此，该说明书应当被解释为仅是示例说明性的，并且是为了教导本领域技术人员执行本公开的系统和方法的一般方式。应当理解，本文中所示出和描述的各种实施方式应当被认为是示例性的。元件和材料、以及这些元件和材料的布置可以替代本文中所示例说明和描述的那些，部件和过程可以颠倒，并且本教导的某些特征可以被独立使用，所有这些对于受益于本文中的描述的本领域技术人员而言都是显而易见的。在不脱离本公开的范围的情况下，可以对本文中所描述的元件进行改变。
应当理解，本文中所阐述的特定的示例和实施方式是非限制性的，并且在不脱离本公开的范围的情况下，可以对结构、尺寸、材料、以及方法进行修改。考虑本文中所公开的本发明的说明书和实践，根据本公开的其它实施方式对于本领域技术人员而言将是显而易见的。说明书和示例仅被认为是示例性的，并且被授予它们的完全范围，包括等同物。

Claims (46)

1.一种用于产生氢气的方法，所述方法包括：
从部署在海上地点的水下的水电涡轮机产生交流电流；
使所述交流电流转换成直流电流；
将所述直流电流应用于定位在所述水电涡轮机的所述海上地点的水上的电解槽；以及
由所述电解槽产生氢气。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，产生氢气包括从水中释放氢气。
3.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括通过低温过程液化所述氢气。
4.根据权利要求3所述的方法，所述方法还包括在所述水电涡轮机的所述海上地点收集液态的所述氢气。
5.根据权利要求4所述的方法，所述方法还包括将收集的所述液态氢气分配到一个或多个陆上地点。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，分配所收集的所述液态氢气包括通过一个或多个低温储运船装运所收集的液态氢气。
7.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括：
在所述海上地点收集所述氢气；以及
将来自所述海上地点的氢气输送到一陆上地点。
8.一种产生和分配氢气的方法，所述方法包括：
使一个或多个自主表面能量收集船舶连接于海上地点的平台，一个以上的自主表面能量收集船舶中每个都承载电能产生系统，并且所述平台承载电解槽；
经由一个或多个自主表面能量收集船舶的每个电能产生系统产生电能；
使用产生的电能使所述平台上的所述电解槽运行；以及
由所述电解槽产生氢气。
9.根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括：
经由所述平台承载的低温气体液化系统液化产生的所述氢气；以及
将来自所述平台的液态氢气输送到一陆上地点。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述平台具有半潜式平台。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述平台具有自主表面船舶。
12.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括可拆卸地使所述自主表面船舶连接于停泊的表面浮标，所述停泊的表面浮标被锚泊在所述海上地点。
13.根据权利要求12所述的方法，所述方法还包括使所述自主表面船舶与所述停泊的表面浮标脱开并且使所述自主表面船舶移动到所述停泊的表面浮标的海上地点以外的位置。
14.根据权利要求8所述的方法，其中，使所述一个或多个自主表面能量收集船舶与所述平台连接包括使多个自主表面能量收集船舶连接于所述平台。
15.根据权利要求14所述的方法，所述方法还包括使所述多个自主表面能量收集船舶彼此连接成链。
16.根据权利要求8所述的方法，其中，所述电能产生系统具有水电涡轮机、风力涡轮机、或者太阳能板中的至少一个。
17.根据权利要求8所述的方法，其中，所述方法还包括使一个或多个所述自主表面能量收集船舶脱离所述平台并且使所述一个或多个自主表面能量收集船舶移动到所述平台的所述海上地点以外的一位置。
18.从海上地点产生、收集和分配氢气的系统，所述系统具有：
平台，所述平台构型成部署在水体内的海上地点并支承所述海上地点处的水上设备；
电解槽，所述电解槽由所述平台支承；以及
一个或多个自主表面能量收集船舶，构型成经由线缆连接于所述平台，所述线缆构型成输送电能，所述一个或多个自主表面能量收集船舶中每个都具有电能产生系统，所述电能产生系统构型成产生用于通过所述线缆向所述电解槽输送的电能，
其中，所述电解槽构型成从电能产生氢气。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述一个或多个自主表面能量收集船舶具有多个自主表面能量收集船舶，所述多个自主表面能量收集船舶构型成彼此连接成自主表面能量收集船舶连接在一起的链。
20.根据权利要求18所述的系统，其中，所述电能产生系统具有水电涡轮机、风力涡轮机、或者太阳能板中的至少一个。
21.根据权利要求18所述的系统，所述系统还具有由所述平台承载的低温气体液化系统，所述低温气体液化系统构型成液化所述氢气。
22.根据权利要求21所述的系统，所述系统还具有由所述平台承载的储罐，所述储罐构型成收集液态的所述氢气。
23.根据权利要求22所述的系统，所述系统还具有低温储运船，所述低温储运船构型成将所述储罐从所述平台运输到陆上地点。
24.根据权利要求18所述的系统，其中，所述平台具有半潜式平台。
25.根据权利要求18所述的系统，其中，所述平台具有自主表面船舶。
26.根据权利要求25所述的系统，所述系统还具有停泊的表面浮标，所述停泊的表面浮标构型成锚泊在所述海上地点并与所述自主表面船舶连接。
27.使海洋船舶自主连接于锚泊结构件的系统，其中，所述系统具有：
第一连接装置，所述第一连接装置安装在所述海洋船舶上，所述第一连接装置包括互锁系统的第一部分；以及
第二连接装置，所述第二连接装置安装在所述锚泊结构件上，所述第二连接装置包括所述互锁系统的第二部分，所述互锁系统的所述第二部分构型成与所述互锁系统的所述第一部分接合，以确保所述海洋船舶固定于所述锚泊结构件，而无需任何人工干预。
28.根据权利要求27所述的系统，其中，所述海洋船舶是自主表面船舶。
29.根据权利要求27所述的系统，其中，所述锚泊结构件是停泊的海洋表面浮标。
30.根据权利要求29所述的系统，其中，所述停泊的海洋表面浮标是海军海洋气象自动装置(NOMAD)、铁饼、或者沿海浮标。
31.根据权利要求27所述的系统，其中，所述互锁系统具有机械互锁系统，所述机械互锁系统的第一部分具有2-轴线的铰接连接支柱，所述机械互锁系统的第二部分具有2-轴线的铰接插座。
32.根据权利要求31所述的系统，其中，所述第一连接装置和第二连接装置每个都具有机械操作机构，所述机械操作机构构型成控制所述铰接连接支柱和所述铰接插座的相应的高度角和方位角。
33.根据权利要求32所述的系统，其中，所述第一连接装置和第二连接装置每个都具有位置传感器。
34.根据权利要求33所述的系统，其中，所述第一连接装置和第二连接装置每个都具有各自的处理器，每个处理器构型成从所述位置传感器接收信号并且根据所述信号向所述海洋船舶提供速度和方向引导。
35.根据权利要求34所述的系统，其中，所述第一连接装置和第二连接装置每个都具有短程无线电收发器，每个无线电收发器构型成向所述机械操作机构传输来自所述位置传感器的数据和来自所述处理器的指令。
36.根据权利要求35所述的系统，其中，所述第二连接装置具有蓄电装置，所述蓄电装置包括蓄电池、太阳能板、风力涡轮发电机、和/或水电涡轮发电机。
37.根据权利要求27所述的系统，其中，所述海洋船舶构型成承载和部署一个或多个水电涡轮机。
38.根据权利要求27所述的系统，其中，所述海洋船舶构型成承载电解槽。
39.海洋船舶自主连接于锚泊结构件的方法，所述方法包括：
使所述海洋船舶自主导航到所述锚泊结构件；
使所述海洋船舶上的第一连接装置连接于所述锚泊结构件上的第二连接装置；
在所述第一连接装置和第二连接装置之间交换位置数据；以及
使所述第一连接装置上的互锁系统的第一部分与所述第二连接装置上的互锁系统的第二部分接合，以确保所述海洋船舶固定于所述锚泊结构件，而无需任何人工干预。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，所述海洋船舶自主导航到所述锚泊结构件，包括使所述海洋船舶自主导航到停泊的海洋表面浮标。
41.根据权利要求39所述的方法，其中，所述第一连接装置与第二连接装置连接，包括在所述第一连接装置和第二连接装置之间建立短程无线电联络。
42.根据权利要求39所述的方法，其中，在第一和第二连接装置之间交换位置数据，包括监测所述海洋船舶的靠近速度、距离和方向。
43.根据权利要求39所述的方法，其中，所述互锁系统的第一部分与所述互锁系统的第二部分接合，包括使所述第一连接装置上的连接支柱与所述第二连接装置上的插座相接合。
44.根据权利要求43所述的方法，其中，所述连接支柱与所述插座接合，包括使在所述连接支柱的端部的柱塞插入在所述插座中的弹簧加载闩锁机构中。
45.根据权利要求39所述的方法，其中，所述海洋船舶构型成承载和部署一个或多个水电涡轮机。
46.根据权利要求39所述的方法，其中，所述海洋船舶构型成承载电解槽。
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