CN215436843U - 海上风电和制氢浮式基础结构 - Google Patents

Abstract

一种海上风电和制氢浮式基础结构，浮式风电系统与制氢系统有机结合，制氢系统将浮式风电系统产生的电能转化为氢能进行输送，风机位于塔架上部，并通过塔架安装于浮式基础，环形阻尼池连接于浮式基础，浮式基础通过系锚结构连接于海床；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、控制系统通过平衡装置位于浮式基础的内部，光伏发电机构位于浮式基础的上部。具有海上风电实时转化为氢能进行输送，节约了输电海缆费用，促进海上风电平价，恶劣海况下制氢系统仍保持垂直，制氢系统在风机停机工况下的正常运行。

Description

海上风电和制氢浮式基础结构

技术领域

本实用新型属于海上风电技术领域，涉及一种海上风电和制氢浮式基础结构。

背景技术

随着全球对清洁可再生能源需求的日益增长，开发利用风能、太阳能等清洁能源已经成为能源转型的重要支撑。近年来，由于技术的快速进步，海上风电得到了规模化开发，已开发的海上风电主要位于近海。据最新的统计数据，适用于固定式基础的海上风电占技术可开发量的比例约为30%，浮式风电的占比超过70%。在深远海漂浮式风电的开发过程中，电能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。目前，国内外研究机构提出多种方式将海上风电转为氢能，第一种方式是将海上风电场的电能通过电缆统一输送至岸上制氢设施进行制氢；第二种方式是将海上风电场的电能先通过电缆统一输送上海上制氢设施进行制氢，再通过输氢管道将氢气输送至陆上；第三种方案式直接在漂浮式基础上制氢，再通过输氢管道将氢气输送至陆上。相对于前两种方式，第三种方案的经济效益相对较好。但如何将漂浮式基础与制氢进行有机结合仍是有待解决的关键技术问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种海上风电和制氢浮式基础结构，将制氢系统集成于浮式基础结构中，两者进行整体性结构设计，既能降低制氢系统的建造、运维成本，又可以为制氢系统提供良好的运行环境，减轻海水、海雾对制氢设备的侵蚀和损害。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种海上风电和制氢浮式基础结构，包括浮式风电系统和制氢系统，浮式风电系统与制氢系统有机结合，制氢系统将浮式风电系统产生的电能转化为氢能进行输送；其中，浮式风电系统包括风机、塔架、浮式基础、环形阻尼池、系锚结构，所述风机位于塔架上部，并通过塔架安装于浮式基础，所述环形阻尼池连接于浮式基础，所述浮式基础通过系锚结构连接于海床；其中，制氢系统包括制氢机构、储氢机构、输氢机构、储能机构、海水淡化机构、光伏发电机构、控制系统，所述制氢机构与储氢机构、储能机构、海水淡化机构、控制系统相互连接，所述储能机构与光伏发电机构、控制系统相互连接；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的内部，所述光伏发电机构位于浮式基础的上部。

所述风机通过塔架安装于浮式基础上，以保证风机完全稳定运行，所述浮式基础通过系锚结构连接于海床，以限制风、浪、流荷载作用下浮式基础的运动，所述环形阻尼池通过海水与环形板壁的漩涡脱落，增加浮式基础的运动阻尼，所述制氢机构、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的内部，以减轻、避免海水飞溅、海雾对制氢系统的侵蚀作用，所述光伏发电机构位于浮式基础的上部，以提供备用电源，保证风机停止运行工况下制氢系统的正常运行。所述的海水风电和制氢新型浮式基础结构在结构设计过程中，对浮式风电系统和制氢系统进行整体性结构设计，在浮式基础建造过程中完成制氢系统的集成，减少海上作业工序和时间。

根据本实用新型的实施例，所述环形阻尼池由多圈同形心的环形板构成，所述环形阻尼池分为内环和外环，内环和外环相互连接，所述环形阻尼池的形状为圆环形、矩形、三角形、不规则形状中的一种，所述浮式基础内部划分多个舱室，所述环形阻尼池结构提高浮式基础的垂向和水平运动阻尼。

根据本实用新型的实施例，所述制氢机构、储氢机构、输氢机构、储能机构、海水淡化机构、控制系统分布于浮式基础的不同舱室中，所述光伏发电机构位于浮式基础的多环阻尼池上部，以避免海水飞溅对机构的侵蚀作用。

根据本实用新型的实施例，所述制氢机构、储氢机构、输氢机构、储能机构、海水淡化机构、控制系统通过自平衡装置安装在浮式基础的不同舱室中，所述自平衡装置是液体和弹簧结构的组合机构，所述自平衡装置在浮式基础晃动过程中，限制制氢机构、储氢机构、输氢机构、储能机构、海水淡化机构、控制系统的运动幅度。

根据本实用新型的实施例，所述风机产生的电能通过电缆传送至制氢机构、储能机构和海水淡化机构，所述制氢机构通过输氢机构将氢气输送至风电场海底氢气管道。

本实用新型具有的优点和积极效果：

1、本实用新型整合了制氢系统和浮式风电系统，实现海上风电实时转化为氢能进行输送，节约了输电海缆费用，促进海上风电平价。

2、本实用新型将制氢系统的核心机构集成于浮式风电系统的浮式基础中，减轻海水、海雾恶劣海洋环境对制氢系统的侵蚀和损害，且制氢系统的核心机构通过自平衡装置放置在浮式基础的不同舱室中，浮式基础发生倾斜时，制氢系统的核心机构仍保持垂直，保证制氢系统的安全高效运行。

3、本实用新型所述光伏发电机构位于浮式基础的环形阻尼池上部，利用太阳能为储能机构持续提供电能，调整电解水的输入功率在可接受范围内，减小电解槽的寿命折损，同时保障制氢系统在风机停机工况下的正常运行。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的海上风电和制氢新型浮式基础结构示意图。

图2为本实用新型的海上风电和制氢新型浮式基础结构另一种示意图。

图3为本实用新型的海上风电和制氢新型浮式基础结构中制氢系统布置示意图。

图4为本实用新型的环形阻尼池结构示意图。

图5为本实用新型的制氢系统与浮式基础连接方式示意图。

图6为图5的另一种连接示意图。

图中：浮式风电系统1、风机11、塔架12、浮式基础13、环形阻尼池14、系锚结构15、制氢系统2、制氢机构21、储氢机构22、输氢机构23、储能机构24、海水淡化机构25、光伏发电机构26、控制系统27。

具体实施方式

如图1-图6所示，一种海上风电和制氢浮式基础结构，它包括浮式风电系统1和制氢系统2；浮式风电系统1包括风机11、塔架12、浮式基础13、环形阻尼池14、系锚结构15；制氢系统2包括制氢机构21、储氢机构22、输氢机构23、储能机构24、海水淡化机构25、光伏发电机构26、控制系统27。

所述风机11位于塔架12上部，并通过塔架12安装于浮式基础13，所述环形阻尼池14连接于浮式基础13，并与浮式基础13同形心，所述浮式基础13通过系锚结构15连接于海床；所述制氢机构21与储氢机构22、储能机构24、海水淡化机构25、控制系统17相互连接，所述储能机构24与光伏发电机构26、控制系统27相互连接；所述制氢系统2中的制氢机构21、储氢机构22、输氢机构23、储能机构24、海水淡化机构25、控制系统27位于浮式基础13的内部，所述光伏发电机构27位于浮式基础13的上部。

使用时，所述风机11通过塔架12安装于浮式基础13上，以保证风机安全稳定运行，所述浮式基础13通过系锚结构15连接于海床，以限制风、浪、流荷载作用下浮式基础的运动，所述环形阻尼池14通过海水与环形板壁的漩涡脱落，增加浮式基础的运动阻尼，所述制氢机构21、储氢机构22、输氢机构23、储能机构24、海水淡化机构25、控制系统27位于浮式基础13的内部舱室，以减轻、避免海水飞溅、海雾对制氢系统1的侵蚀作用，所述光伏发电机构26位于浮式基础13的上部，以提供备用电源，保证风机停止运行工况下制氢系统的正常运行。所述的海上风电和制氢新型浮式基础结构在结构设计过程中，对浮式风电系统1和制氢系统2进行整体性结构设计，在浮式基础13建造过程中完成制氢系统1的集成，减少海上作业工序和时间。

使用时，浮式基础采用高性能预应力钢筋混凝土、钢材中的一种或多种材料进行模块化制造、组装或整体式制造而成。

优选的方案中，环形阻尼池14由内环和外环构成，所述环形阻尼池14的内环、外环的形状为圆环、矩形、三角形、不规则形状中的一种，内环、外环由隔板相连，所述浮式基础13的内部划分多个舱室，所述环形阻尼池14提高浮式基础13的垂向和水平运动阻尼。

使用时，环形阻尼池还包括内环、中环、外环，通过调整环形阻尼池的内环、中环、外环数量、尺寸、结构形式、隔板数量、隔板形状，以改善浮式基础的运动阻尼，优化浮式基础运动性能，提高浮式基础稳性和抗波浪能力。

优选的方案中，所述制氢机构21、储氢机构22、输氢机构23、储能机构24、海水淡化机构25、控制系统27分布于浮式基础13的不同舱室中，所述光伏发电机构26位于浮式基础13的圆环阻尼池14的上部，以避免海水飞溅对制氢系统1的侵蚀作用。

使用时，制氢机构、储氢机构、输氢机构、储能机构、海水淡化机构、控制系统相互连接，根据机构之间作用、连接方式确定舱室的位置，其余的舱室作为压载舱。

优选的方案中，所述制氢机构21、储氢机构22、输氢机构23、储能机构24、海水淡化机构25、控制系统27通过自平衡装置安装在浮式基础的不同舱室中，所述自平衡装置是液体和弹簧结构的组合机构，所述自平衡装置在浮式基础晃动过程中，限制制氢机构、储氢机构、输氢机构、储能机构、海水淡化机构、控制系统的运动幅度，最大限度保持制氢机构、储氢机构、输氢机构、储能机构、海水淡化机构、控制系统的垂直放置。

优选地，液体为低冰点液体具有高密度、高粘性、低冰点、高沸点的特性，不易蒸发和凝固。

优选的方案中，所述风机11产生的电能通过电缆传送至制氢机构21、储能机构24和海水淡化机构25，所述制氢机构21通过输氢机构23将氢气输送至风电场海底氢气管道。

上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种海上风电和制氢浮式基础结构，其特征是：它包括浮式风电系统（1）和制氢系统（2），所述浮式风电系统（1）与制氢系统（2）连接；所述制氢系统（2）中的制氢机构（21）、储氢机构（22）、输氢机构（23）、储能机构（24）、海水淡化机构（25）、控制系统（27）位于浮式基础（13）内部。

2.根据权利要求1所述的海上风电和制氢浮式基础结构，其特征是：所述浮式风电系统（1）包括风机（11）、塔架（12）、浮式基础（13）、环形阻尼池（14）和系锚结构（15）；风机（11）位于塔架（12）上部，并通过塔架（12）连接于浮式基础（13），环形阻尼池（14）连接于浮式基础（13），浮式基础（13）与系锚结构（15）连接。

3.根据权利要求1所述的海上风电和制氢浮式基础结构，其特征是：所述浮式基础（13）内部划分多个舱室。

4.根据权利要求2所述的海上风电和制氢浮式基础结构，其特征是：所述环形阻尼池（14）由内环和外环构成，环形阻尼池（14）的形状为圆形、矩形或三角形结构。

5.根据权利要求1所述的海上风电和制氢浮式基础结构，其特征是：所述制氢系统（2）包括制氢机构（21）、储氢机构（22）、输氢机构（23）、储能机构（24）、海水淡化机构（25）、光伏发电机构（26）和控制系统（27）；制氢机构（21）与储氢机构（22）、储能机构（24）、海水淡化机构（25）和控制系统（27）相互连接，储能机构（24）与光伏发电机构（26）、控制系统（27）相互连接。

6.根据权利要求1所述的海上风电和制氢浮式基础结构，其特征是：所述制氢机构（21）、储氢机构（22）、输氢机构（23）、储能机构（24）、海水淡化机构（25）、控制系统（27）分布于浮式基础（13）的不同舱室中。

7.根据权利要求1所述的海上风电和制氢浮式基础结构，其特征是：所述制氢机构（21）、储氢机构（22）、输氢机构（23）、储能机构（24）、海水淡化机构（25）、控制系统（27）通过自平衡装置安装在浮式基础（13）的不同舱室中。

8.根据权利要求7所述的海上风电和制氢浮式基础结构，其特征是：所述自平衡装置是液体和记忆弹簧的组合机构。

9.根据权利要求2所述的海上风电和制氢浮式基础结构，其特征是：所述风机（11）产生的电能通过电缆传送至制氢机构（21）、储能机构（24）、海水淡化机构（25）和控制系统（27），制氢机构（21）通过输氢机构（23）将氢气输送至海上风电场海底氢气管道。

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