CN208602660U - 大型深海浮式多能源联合发电基地 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种大型深海浮式多能源联合发电基地，包括漂浮平台、太阳能发电装置组、风力发电装置组、波浪能发电装置组、潮流能发电装置组、发电管理控制中心、输电设备及电缆管理中心、海底输送电缆、储能装置组、系泊系统和多个功能区域；漂浮平台通过系泊系统与海床固定连接并漂浮于海面；太阳能发电装置组、风力发电装置组、波浪能发电装置组和潮流能发电装置组连接发电管理控制中心和输电设备及电缆管理中心；输电设备及电缆管理中心连接海底输送电缆和储能装置组。本实用新型的一种大型深海浮式多能源联合发电基地，可经济高效地收集深海可再生能源，作为能源基地为周边设施提供电能；具有结构利用率高、通用性强和经济效果好的优点。

Description

大型深海浮式多能源联合发电基地

技术领域

本实用新型涉及海洋新能源平台领域，尤其涉及一种大型深海浮式多能源联合发电基地。

背景技术

随着全球能源需求增加，以及国际社会对能源安全，生态环境和气候变化等问题的关注，发展可再生能源已经成为全球能源结构转型和应对气候变化的主要措施。风能，太阳能，海洋能等可再生能源以被普遍认为是优质的无污染能源。占地球表面71％的海洋作为重要可再生能源宝库，蕴藏着大量的海洋能，如波浪能，潮流能，温差能，盐差能等。据估算，海洋中各类可再生能源可提供能量约为70多亿千瓦。大力开发和利用这些可再生能源是实现人类能源可持续发展的重要途径。

尽管海洋中有着优质的风能、太阳能、波浪能以及潮流能，但因目前的开发装备和技术成熟度较低，加之海洋作业的技术难度和高成本，这些可再生能源的开发成本仍然较高，实现海洋可再生能源的高效成熟及规模化开发仍存在一定的难度。当前的海上风能，波浪能及潮流能开发装备仍较为缺乏，且主要服务于单一种类能源的开发，有效利用率较低。以大型的海上风电场为例，在水深小于50米的水域，该海上风电场一般由若干个固定式海上风机组成；当水深超过50米时，风电场中的每一个风机均需要采用浮式风机结构。这即大大增加了深海风能开发的成本及安装风险，同时因大量浮式结构所带来的大量系泊系统的采用，会导致海床上锚固基础范围的增大，进而影响海底管线的布置及其它海底工程；再者该风场海域的太阳能，波浪能及潮流能不能得到有效开采。

除海洋中的丰富的可再生能源外，海洋同时提供储量巨大的油气资源及可燃冰能源，深海油气及可燃冰资源开采仍是目前重要的海上工程。所采用的浮式海洋油气平台多配备发电装备以供应平台用电，但并不经济。同时深海牧场渔业资源的开发也需要大量的电能，未来新能源船舶深远海活动仍需要合适的能源补给站以提供充足能源保证其深远海活动。如何能够有效利用深海能源，为人类深远海活动提供有力的电能保障，实现深海能源高利用率及清洁自给对人类丰富的深海活动有重要的意义。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种大型深海浮式多能源联合发电基地，可经济高效地收集深海可再生能源，同时作为能源基地可为周围深海油气钻采平台、开采作业船只、深海牧场等用电设施提供电能，且可作为深海风电场输电中转基地；具有结构利用率高、功能多样、通用性强和经济效果好的优点。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种大型深海浮式多能源联合发电基地，包括一漂浮平台、一太阳能发电装置组、一风力发电装置组、一波浪能发电装置组、一潮流能发电装置组、一发电管理控制中心、一输电设备及电缆管理中心、一海底输送电缆、一储能装置组、一系泊系统和多个功能区域；所述太阳能发电装置组和所述风力发电装置组固定于所述漂浮平台上表面；所述波浪能发电装置组固定于所述漂浮平台的侧面；所述潮流能发电装置组固定于所述漂浮平台的底部；所述发电管理控制中心和所述输电设备及电缆管理中心设置于所述漂浮平台的中部；所述漂浮平台通过所述系泊系统与一海床固定连接并漂浮于一海面；所述太阳能发电装置组、所述风力发电装置组、所述波浪能发电装置组和所述潮流能发电装置组连接所述发电管理控制中心和所述输电设备及电缆管理中心；所述输电设备及电缆管理中心连接所述海底输送电缆和所述储能装置组。

优选地，所述漂浮平台包括一主体平台和多个侧翼平台，所述主体平台呈圆形，所述侧翼平台呈放射状分布连接于所述主体平台的外周。

优选地，所述侧翼平台沿所述主体平台的周向均匀分布。

优选地，所述主体平台下部设置有多个压载舱和储能仓，所述储能仓内设置有所述储能装置组；所述侧翼平台设置有所述功能区域；所述主体平台通过所述系泊系统与所述海床固定连接。

优选地，所述主体平台外围均匀布设有多个系泊点，所述系泊系统包括多个系泊线和多个海工锚；所述系泊线的第一端与所述系泊点一一对应地连接固定，所述系泊线的第二端分别通过一所述海工锚固定于所述海床。

优选地，所述海工锚包括：法向承力锚、吸力锚、吸力贯入式板锚或动力安装锚。

优选地，所述功能区域包括生活区、科研区和能源供应区，所述生活区包括居住设施、直升机停机坪和紧急避难设施。

优选地，所述能源供应区设置有所述储能装置组和一装卸码头或所述能源供应区与所述输电设备及电缆管理中心电连接。

优选地，所述风力发电装置组包括多个阵列布置的海上风机，每一所述海上风机包括一第一叶片角度调节机构，所述第一叶片角度调节机构连接所述发电管理控制中心，所述海上风机采用钢制单桩结构；所述海上风机底部设置有加强肋板；

所述太阳能发电装置组包括多个与所述海上风机间隔分布的太阳能板，每一所述太阳能板固定于一基座上，所述基座包括一旋转机构和一升降机构；所述旋转机构和所述升降机构连接所述发电管理控制中心；

所述波浪能发电装置组包括多个波浪能发电装置，所述波浪能发电装置均匀分布于所述漂浮平台外围；

所述潮流能发电装置组包括多个潮流能水轮机，所述潮流能水轮机阵列布设于所述主体平台的底部。

优选地，所述波浪能发电装置通过第一伸缩机构连接所述漂浮平台；所述第一伸缩机构连接所述发电管理控制中心；

所述潮流能水轮机通过第二伸缩机构连接所述主体平台的底部；所述潮流能水轮机包括一第二叶片角度调节机构，所述第二叶片角度调节机构和所述第二伸缩机构连接所述发电管理控制中心。

本实用新型由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：

太阳能发电装置组、风力发电装置组、波浪能发电装置组和潮流能发电装置组的采用，实现了基地的多能源发电，综合多种新能源发电装备，可提高深远海海洋新能源收集率及装备利用率，并提高了深远海新能源开发回报率。海底输送电缆用于将电能输送至陆地用电网络。主体平台和多个侧翼平台的结构，可以实现陆上模块化安装，进而拖航至任意优质海洋能海域，降低了深远海海洋能源的开发成本和降低大型浮式结构物安装成本。压载舱用于为基地提供浮力，多个压载舱的采用可调整基地结构整体的稳性、浮态和重心位置，以获取在不同深海海况下基地的最合适姿态。储能仓用于放置储能装置组并为储能装置组充电。输电设备及电缆管理中心用于放置输电设备和电缆连接设备。主体平台外围均匀布设有多个系泊点，合理控制了深海开发海洋装备锚泊系统的范围，避免多浮式结构系泊系统安装带来的锚固基础之间的干扰和影响，以及对海底电缆管线布置的影响。同时，系泊系统的结构使得基地可以被稳定地固定在海床上以保证其在海洋中的稳定性。能源供应区和海底输送电缆的配合，实现通过深海作业船运输储能装置，以及海底输送电缆传输电能双重模式的海上电能输送；为人类深远海活动提供有力的电能保障，可实现深远海电能传输、新能源船舶能源补给、深远海平台电能供应和深远海牧场渔业用电。发电管理控制中心用于控制太阳能发电装置组、风力发电装置组、波浪能发电装置组和潮流能发电装置组；可通过控制第一叶片角度调节机构调整风力发电装置组的风机叶片角度；可通过控制旋转机构和升降机构调整太阳能板的朝向和高低位置；可通过控制第一伸缩机构调节波浪能发电装置的位置；可通过控制第二伸缩机构和第二叶片角度调节机构分别调节潮流能水轮机的位置和叶片角度。同时，发电管理控制中心可控制太阳能发电装置组、风力发电装置组、波浪能发电装置组和潮流能发电装置组的工作模式以保证多装备联合发电的最优工作状态。

附图说明

图1为本实用新型实施例的大型深海浮式多能源联合发电基地的侧视结构示意图；

图2为本实用新型实施例的大型深海浮式多能源联合发电基地的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面根据附图1～图2，给出本实用新型的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本实用新型的功能、特点。

请参阅图1和图2，本实用新型实施例的一种大型深海浮式多能源联合发电基地，包括一漂浮平台1、一太阳能发电装置组2、一风力发电装置组3、一波浪能发电装置组4、一潮流能发电装置组5、一发电管理控制中心6、一输电设备及电缆管理中心7、一海底输送电缆8、一储能装置组、一系泊系统9和多个功能区域；太阳能发电装置组2和风力发电装置组3固定于漂浮平台1上表面；波浪能发电装置组4固定于漂浮平台1的侧面；潮流能发电装置组5固定于漂浮平台1的底部；发电管理控制中心6和输电设备及电缆管理中心7设置于漂浮平台1的中部；漂浮平台1通过系泊系统9与一海床10固定连接并漂浮于一海面11；太阳能发电装置组2、风力发电装置组3、波浪能发电装置组4和潮流能发电装置组5连接发电管理控制中心6和输电设备及电缆管理中心7；输电设备及电缆管理中心7连接海底输送电缆8和储能装置组(图中未示)。

太阳能发电装置组2、风力发电装置组3、波浪能发电装置组4和潮流能发电装置组5的采用，实现了基地的多能源发电，综合多种新能源发电装备，可提高深远海海洋新能源收集率及装备利用率，并提高了深远海新能源开发回报率。海底输送电缆8用于将电能输送至陆地用电网络。

系泊系统9可以采用张紧系泊、悬链线系泊或两种系泊系统组合模式。

漂浮平台1包括一主体平台101和多个侧翼平台102，主体平台101呈圆形，侧翼平台102呈放射状分布连接于主体平台101的外周。侧翼平台102沿主体平台101的周向均匀分布。

主体平台101和多个侧翼平台102的结构，可以实现陆上模块化安装，进而拖航至任意优质海洋能海域，降低了深远海海洋能源的开发成本和降低大型浮式结构物安装成本。

主体平台101下部设置有多个压载舱104和储能仓103，储能仓103内设置有储能装置组；侧翼平台102设置有功能区域；主体平台101通过系泊系统9与海床10固定连接；本实施例中，侧翼平台102也设置有多个储能仓103。

压载舱104用于为基地提供浮力，多个压载舱104的采用可调整基地结构整体的稳性、浮态和重心位置，以获取在不同深海海况下基地的最合适姿态。

储能仓103用于放置储能装置组并为储能装置组充电。输电设备及电缆管理中心7用于放置输电设备和电缆连接设备，其中输电设备连接储能仓103中的储能装置组，可控制储能装置组的电能存储，电缆连接设备连接各输电电缆，通过主体平台101及侧翼平台102底部舱室中的缆线布置室后，从主体平台101底部中心位置的月池外接海底输送电缆8，或经过侧翼平台102电缆向周围海洋油气平台及深海牧场输送电能。

主体平台101外围均匀布设有多个系泊点105，系泊系统9包括多个系泊线91和多个海工锚92；系泊线91的第一端与系泊点105一一对应地连接固定，系泊线91的第二端分别通过一海工锚92固定于海床10。

主体平台101外围均匀布设有多个系泊点105，合理控制了深海开发海洋装备锚泊系统的范围，避免多浮式结构系泊系统9安装带来的锚固基础之间的干扰和影响，以及对海底电缆管线布置的影响。同时，系泊系统9的结构使得基地可以被稳定地固定在海床10上以保证其在海洋中的稳定性。

海工锚92包括：法向承力锚、吸力锚、吸力贯入式板锚或动力安装锚。

功能区域包括生活区121、科研区122和能源供应区123，生活区121包括居住设施、直升机停机坪124和紧急避难设施(图中未示)。直升机停机坪124用于运输人员及物资。紧急避难设施包括救生艇等。科研区122用于提供深海科研实验装备；能源供应区123包括移动储能设备供应区、周边平台输电设备及输电缆连接区、以及深海作业船只补给区。能源供应区123用于向周围海洋油气平台或深海牧场输送电能，或为新能源作业船13提供电能。

能源供应区123设置有储能装置组和一装卸码头或能源供应区123与输电设备及电缆管理中心7电连接。装卸码头或能源供应区123的采用，可实现全基地储能装置的流通装卸；能源供应区123和海底输送电缆8的配合，实现通过深海作业船运输储能装置，以及海底输送电缆8传输电能双重模式的海上电能输送；为人类深远海活动提供有力的电能保障，可实现深远海电能传输、新能源船舶能源补给、深远海平台电能供应和深远海牧场渔业用电。

本实施例中，风力发电装置组3包括多个阵列布置的大型兆瓦级海上风机，每一海上风机包括一第一叶片角度调节机构，第一叶片角度调节机构连接发电管理控制中心6，海上风机采用钢制单桩结构；海上风机底部设置有加强肋板；

太阳能发电装置组2包括多个与海上风机间隔分布的太阳能板，每一太阳能板固定于一基座上，基座包括一旋转机构和一升降机构；旋转机构和升降机构连接发电管理控制中心6；

波浪能发电装置组4包括多个波浪能发电装置，波浪能发电装置均匀分布于漂浮平台1外围；

潮流能发电装置组5包括多个潮流能水轮机，潮流能水轮机阵列布设于主体平台101的底部。

波浪能发电装置通过第一伸缩机构连接漂浮平台1；第一伸缩机构连接发电管理控制中心6；潮流能水轮机通过第二伸缩机构连接主体平台101的底部；潮流能水轮机包括一第二叶片角度调节机构，第二叶片角度调节机构和第二伸缩机构连接发电管理控制中心6。

发电管理控制中心6用于控制太阳能发电装置组2、风力发电装置组3、波浪能发电装置组4和潮流能发电装置组5；可通过控制第一叶片角度调节机构调整风力发电装置组3的风机叶片角度；可通过控制旋转机构和升降机构调整太阳能板的朝向和高低位置；可通过控制第一伸缩机构调节波浪能发电装置的位置；可通过控制第二伸缩机构和第二叶片角度调节机构分别调节潮流能水轮机的位置和叶片角度。同时，发电管理控制中心6可控制太阳能发电装置组2、风力发电装置组3、波浪能发电装置组4和潮流能发电装置组5的工作模式以保证多装备联合发电的最优工作状态。

本实用新型实施例的一种大型深海浮式多能源联合发电基地，可经济高效地收集深海可再生能源，同时作为能源基地可同时为周围深海油气钻采平台、开采作业船只、深海牧场提供电能，且可作为深海风电场输电中转基地。其结构利用率高、功能多样、适应各种水深深远海作业；可解决目前深海新能源开发浮式装备缺乏，已有装备高成本低利用率，及深海作业所需能源供应基地缺乏的问题。

以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种大型深海浮式多能源联合发电基地，其特征在于，包括一漂浮平台、一太阳能发电装置组、一风力发电装置组、一波浪能发电装置组、一潮流能发电装置组、一发电管理控制中心、一输电设备及电缆管理中心、一海底输送电缆、一储能装置组、一系泊系统和多个功能区域；所述太阳能发电装置组和所述风力发电装置组固定于所述漂浮平台上表面；所述波浪能发电装置组固定于所述漂浮平台的侧面；所述潮流能发电装置组固定于所述漂浮平台的底部；所述发电管理控制中心和所述输电设备及电缆管理中心设置于所述漂浮平台的中部；所述漂浮平台通过所述系泊系统与一海床固定连接并漂浮于一海面；所述太阳能发电装置组、所述风力发电装置组、所述波浪能发电装置组和所述潮流能发电装置组连接所述发电管理控制中心和所述输电设备及电缆管理中心；所述输电设备及电缆管理中心连接所述海底输送电缆和所述储能装置组。

2.根据权利要求1所述的大型深海浮式多能源联合发电基地，其特征在于，所述漂浮平台包括一主体平台和多个侧翼平台，所述主体平台呈圆形，所述侧翼平台呈放射状分布连接于所述主体平台的外周。

3.根据权利要求2所述的大型深海浮式多能源联合发电基地，其特征在于，所述侧翼平台沿所述主体平台的周向均匀分布。

4.根据权利要求2所述的大型深海浮式多能源联合发电基地，其特征在于，所述主体平台下部设置有多个压载舱和储能仓，所述储能仓内设置有所述储能装置组；所述侧翼平台设置有所述功能区域；所述主体平台通过所述系泊系统与所述海床固定连接。

5.根据权利要求4所述的大型深海浮式多能源联合发电基地，其特征在于，所述主体平台外围均匀布设有多个系泊点，所述系泊系统包括多个系泊线和多个海工锚；所述系泊线的第一端与所述系泊点一一对应地连接固定，所述系泊线的第二端分别通过一所述海工锚固定于所述海床。

6.根据权利要求5所述的大型深海浮式多能源联合发电基地，其特征在于，所述海工锚包括：法向承力锚、吸力锚、吸力贯入式板锚或动力安装锚。

7.根据权利要求6所述的大型深海浮式多能源联合发电基地，其特征在于，所述功能区域包括生活区、科研区和能源供应区，所述生活区包括居住设施、直升机停机坪和紧急避难设施。

8.根据权利要求7所述的大型深海浮式多能源联合发电基地，其特征在于，所述能源供应区设置有所述储能装置组和一装卸码头或所述能源供应区与所述输电设备及电缆管理中心电连接。

9.根据权利要求8所述的大型深海浮式多能源联合发电基地，其特征在于，所述风力发电装置组包括多个阵列布置的海上风机，每一所述海上风机包括一第一叶片角度调节机构，所述第一叶片角度调节机构连接所述发电管理控制中心，所述海上风机采用钢制单桩结构；所述海上风机底部设置有加强肋板；

所述太阳能发电装置组包括多个与所述海上风机间隔分布的太阳能板，每一所述太阳能板固定于一基座上，所述基座包括一旋转机构和一升降机构；所述旋转机构和所述升降机构连接所述发电管理控制中心；

所述波浪能发电装置组包括多个波浪能发电装置，所述波浪能发电装置均匀分布于所述漂浮平台外围；

所述潮流能发电装置组包括多个潮流能水轮机，所述潮流能水轮机阵列布设于所述主体平台的底部。

10.根据权利要求9所述的大型深海浮式多能源联合发电基地，其特征在于，所述波浪能发电装置通过第一伸缩机构连接所述漂浮平台；所述第一伸缩机构连接所述发电管理控制中心；

所述潮流能水轮机通过第二伸缩机构连接所述主体平台的底部；所述潮流能水轮机包括一第二叶片角度调节机构，所述第二叶片角度调节机构和所述第二伸缩机构连接所述发电管理控制中心。