CN220149683U - 一种适用于海上风电就地制氢的海上制氢平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种适用于海上风电就地制氢的海上制氢平台，海上制氢平台新增式设置于原海上风电场内，所述海上风电场内设置风电机组和海上升压站，所述风电机组与所述海上升压站连接有海缆，且所述海上制氢平台通过所述海缆与所述海上升压站电性连接，以使所述海上升压站对所述海上制氢平台形成动能供给状态；同时所述海上升压站与所述海上制氢平台之间具有安全间隔；所述海上制氢平台包括下方的钢管桩、导管架，以及上方多层式桁架结构的上部组块。本实用新型将海上制氢平台和已有的海上升压站及风电机组共同组成一个海上综合能源系统，能有效的消耗海上风电弃风能源，大大提高风电电能的利用效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及海上风电制氢技术领域，具体涉及一种适用于海上风电就地制氢的海上制氢平台。
背景技术
氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。氢气制取主要分为三种途径，以焦炉煤气、氯碱尾气为代表的工业副产气制取的“灰色氢气”；由煤或天然气等化石燃料制得，并对二氧化碳副产品进行处理，从而实现碳中和的“蓝色氢气”；通过使用可再生能源发电或核电产生的“绿色氢气”。能够实现零碳排放的制氢技术路线非常有限，“绿色氢气”是最佳选择，但是居高不下的成本严重制约其发展。成本高的第一个因素是可再生电力的价格，电解成本是第二个因素。
同时，我国的风能资源十分丰富，风电是我国第二大可再生能源电力。而在能源利用方面，由于风电装机量快速扩张，电网配套设施建设滞后于风电装机量，导致海上风电等能源发电特性与负荷特性同步性较差，经常存在弃风现象。与此同时，为了促进氢能事业发展，减少大气污染，如何结合现有的制氢工艺，突破原有的陆地制氢限制，结合我国海上风电的资源优势，是支持节能减排和循环经济、清洁能源发展工作的重要目标。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种在解决弃风能源损失，提高风电场能源利用率的同时可提升海上制氢发展的海上制氢平台。
为此，本实用新型采用以下技术方案：
一种适用于海上风电就地制氢的海上制氢平台，海上制氢平台新增式设置于原海上风电场内，所述海上风电场内设置风电机组和海上升压站，所述风电机组与所述海上升压站连接有海缆，且所述海上制氢平台通过所述海缆与所述海上升压站电性连接，以使所述海上升压站对所述海上制氢平台形成动能供给状态；同时所述海上升压站与所述海上制氢平台之间具有安全间隔；所述海上制氢平台包括下方的钢管桩、导管架，以及上方多层式桁架结构的上部组块；所述导管架连接于所述钢管桩和所述上部组块之间，并在所述导管架内布置海水提取管；所述上部组块内的各层由下而上依次布置海水淡化部分、控制部分和制氢部分。
进一步地：所述海上升压站与所述海上制氢平台之间连接设置连接步桥。
进一步地：所述导管架内布置有海缆保护管。
进一步地：所述上部组块的各层内分隔设置仓壁，以在各层内分隔各个设备房间。
进一步地：所述上部组块的所述海水淡化部分内布置包括海水淡化设备间、冷冻机房、暖通机房和暖通室外机。
进一步地：所述上部组块的底层边缘位置设置救生艇。
进一步地：所述上部组块的所述控制部分内布置包括开关柜室、配电间、通信继保室和中控室。
进一步地：所述控制部分内设置与所述海水淡化部分连接的水泵房。
进一步地：所述上部组块的所述制氢部分内布置包括制氢控制间、制氢间、氢气压缩机房、缓冲储氢间和燃料电池间。
进一步地：所述上部组块的顶部错位设置检修舱盖和吊机。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型将海上制氢平台和已有的海上升压站及风电机组共同组成一个海上综合能源系统，能有效的消耗海上风电弃风能源，大大提高风电电能的利用效率。同时将一部分风能转化成氢能的形式，有利于打造海上包含风能、电能和氢能的多能源综合体系，提高海上风电项目的开发效果。
附图说明
图1是本实用新型风电场总平面位置示意图。
图2是本实用新型依附于已有海上升压站和新建海上制氢平台的立面示意图。
图3是本实用新型新建海上制氢平台的立面图。
图4是本实用新型新建海上制氢平台一层平面布置图。
图5是本实用新型新建海上制氢平台二层平面布置图。
图6是本实用新型新建海上制氢平台三层平面布置图。
图7是本实用新型新建海上制氢平台屋顶层平面布置图。
附图中的标记为：风电机组1、海缆2、海上升压站3、连接步桥4、海上制氢平台5、钢管桩51、导管架52、海缆保护管521、海水提取管522、导管架内平台523、上部组块53、海水淡化设备间5311、冷冻机房5312、暖通机房5313、暖通室外机5314、救生艇5315、开关柜室5321、配电间5322、水泵房5323、通信继保室5324、中控室5325、制氢控制间5331、制氢间5332、氢气压缩机房5333、缓冲储氢间5334、燃料电池间5335、加氢机设备5336、检修舱盖5341、栏杆6、仓壁7、吊机8。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
如图1-7所示，一种适用于海上风电就地制氢的海上制氢平台，海上制氢平台5新增式设置于原海上风电场内，海上风电场内设置风电机组1和海上升压站3，风电机组1与海上升压站3连接有海缆2，且海上制氢平台5通过海缆2与海上升压站3电性连接，以使海上升压站3对海上制氢平台5形成动能供给状态；同时海上升压站3与海上制氢平台5之间具有安全间隔；海上制氢平台5包括下方的钢管桩51、导管架52，以及上方多层式桁架结构的上部组块53；导管架52连接于钢管桩51和上部组块53之间，并在导管架52内布置海水提取管522；上部组块53内的各层由下而上依次布置海水淡化部分、控制部分和制氢部分。
本实施例中，海上制氢平台5和已有的海上升压站3及风电机组1共同组成可充分利用海上资源的海上综合能源系统。海上综合能源系统内的风电机组1在捕捉风能并将风能转化到电能，通过海缆2作为传输通道将电能传递至海上升压站3；并且通过海上升压站3实现风场的调控与电压等级的变化，为海上制氢平台5提供电能；而海上制氢平台5则可通过海水提取淡化和电解水制氢等功能实现海上制氢。
该实施例在连接步桥4和海上制氢平台5安装前，对于作为已建工程的风电机组1、海缆2、海上升压站3，将海上制氢平台5设置于海上升压站3远离风电机组1与海上升压站3所铺设的海缆2侧，两者边缘间距优选25m，并通过连接步桥4连接在一起，仅需增加少量用海面积，而且不影响已敷设的海缆2。
其中，新建的海上制氢平台5的电能由海上升压站3的35kV母线提供。钢管桩51和导管架52为海上制氢平台5提供基础承载力，并且在导管架52的顶部布置导管架内平台523，以便于上部组块53施工吊装时的现场调控；上部组块53中则主要为相应设备分隔布置各个设备房间。
如图1-4所示，其中，海上升压站3与海上制氢平台5之间连接设置连接步桥4。通过连接步桥4可使海上升压站3与海上制氢平台5形成共同运维，减少人力成本的投入，提高经济效益。同时连接步桥的使用，使得海上制氢平台5减少设置靠船及登临平台结构，减少海上制氢平台5的钢结构用量，减少工程投资。海上制氢平台5与海上升压站3通过控制间距，既保证规范防火间距要求，还可在施工及运行过程中对于已建海上升压站3影响很小，并且提升了海域使用率，综合提高海上风电项目的经济效益。
如图3所示，其中，导管架52内布置有海缆保护管521。海缆保护管521以及海水提取管522皆设置在导管架52的内部，不仅可使海缆2整齐布设，还可便于海上制氢平台5原地提取海水进行淡化以方便海上制氢平台5原地提取海水进行淡化，为制氢设备提供充足的电解水原料和冷冻水。
如图3所示，本实施例中，上部模块53采用钢桁架结构，主要布置制氢设备、制氢所需的变电和配电设备及海水淡化设备等。由于无大型变电设备，上部模块53的重量约1000t，可直接采用小型浮吊的吊装方案进行海上施工。导管架52采用整体式四腿导管架作为基础，并且钢管桩51对应进行设置。
如图2-7所示，具体的，上部组块53的各层内分隔设置仓壁7，以在各层内分隔各个设备房间。同时在上部组块53的各层和导管架内平台523边缘处皆布置栏杆6，以防止人员掉落。
如图3、7所示，具体的，上部组块53的海水淡化部分内布置包括海水淡化设备间5311、冷冻机房5312、暖通机房5313和暖通室外机5314。其中海水淡化设备间5311主要布置海水淡化设备，用于将海水提取并进行淡化，为电解水设备提供原料供应，同时也为其他冷冻水及消防用水提供供给；暖通机房5313和暖通室外机5314为整个海上制氢平台提供恒温恒湿的环境条件，保障各个设备的运行；冷冻机房5312将海水淡化设备间5311提供的一部分淡水进行冷冻，使其为制氢设备降温，保障制氢设备的正常运行。
本实施例中，海水提取管522与海水淡化设备相连，为海上制氢提供充足原料淡水，同时为制氢设备的冷却以及整个上部组块53的消防提供充足的淡水供应。直接运用海水淡化处理使用，可以大大减少从陆上运输淡水进行供给的运输费用，进而减少工程的投资成本。
其中，上部组块53的底层边缘位置设置救生艇5315。从而方便事故发生时人员的逃生，提高事故状态的人员的逃生率。
如图3、5所示，具体的，上部组块53的控制部分内布置包括开关柜室5321、配电间5322、通信继保室5324和中控室5325。三者共同组成海上制氢平台辅助电气及暖通设备的配电及调控作用。
其中，控制部分内设置与海水淡化部分连接的水泵房5323。水泵房5323中主要布置热水箱、纯水箱和相对应的泵组。上部组块53中间层的主要作用为将海水淡化设备间5311制取的一部分淡水存储起来，便于制氢设备的持续性运行，同时相对应的泵组也为其提供足够的动力。
如图3、6所示，上部组块53的制氢部分内布置包括制氢控制间5331、制氢间5332、氢气压缩机房5333、缓冲储氢间5334和燃料电池间5335。其中制氢控制间5331内布置整流柜和控制柜，为整个制氢的控制车间，用于调控制氢设备的启停和将交流电转化成电解水所需的直流电等；制氢间5332内部布置制氢工艺框架、氢气纯化框架和水箱，主要为电解水发生器和氢气纯化；氢气压缩机房5333内部布置氢气压缩机，主要功能为将氢气压缩为所需的压力值；缓冲储氢间5334内部布置三级缓冲罐和储氢装置，其中缓冲罐的主要作用为缓冲氢气的压力波动,使系统工作更平稳，储氢装置则为将产生的氢气存储起来；燃料电池间5335的主要作用为将产生的氢气运用然来电池技术转化成电能，并将转化成的电能供给其他设备运用。当然针对不同的运用场景，考虑到海上制氢的功能用途，也可将燃料电池间5335替换成加氢机设备，方便氢气的外输。
如图3、7所示，具体的，上部组块53的顶部错位设置检修舱盖5341和吊机8。检修舱盖5341可对应控制部分内的房间进行设置。当制氢设备发生故障时，需要对其检修或是更换时，可用吊机8将检修舱盖5341吊开，而后将内部制氢设备吊出进行检修或是更换，整体方便可靠。
请参阅图1-7，在海上制氢平台施工以及安装时，其中海上风机1、海缆2与海上升压站3(包含导管架52和钢管桩51)的安装与调试工作与传统方案保持一致，具体方式以及步骤如下：
S1：海上制氢平台5各结构在陆上进行建造，并在陆上完成上部组块53的舾装；
S2：进行海上制氢平台5的制氢设备的安装，其过程为：制氢设备在上部组块53建造过程中进行安装，在上部组块53发运前在陆上完成调试工作；
S3：在目标海上风电场区域进行海上制氢平台5的安装：
首先，整体发运钢管桩51和导管架52，在目标位置先沉放导管架52，然后沉放钢管桩51，通过钢管桩51与导管架52之间的灌浆以及焊接工艺，使得导管架52通过钢管桩51稳固在海里；
其次，发运海上制氢平台5的上部组块53，到达导管架52位点后，通过海上吊装船将上部组块53放置在钢管桩基础51上，后用灌浆料将上部组块53与基础固结在一起。
吊装完成后，通过海缆保护管521将海上升压站3上的电能引至海上制氢平台5，以及完成海上制氢平台5上的设备调试工作。
以上实施例仅为本实用新型的一种较优技术方案，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本实用新型的原理和本质情况下可以对实施例中的技术方案或参数进行修改或者替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种适用于海上风电就地制氢的海上制氢平台，其特征在于：海上制氢平台(5)新增式设置于原海上风电场内，所述海上风电场内设置风电机组(1)和海上升压站(3)，所述风电机组(1)与所述海上升压站(3)连接有海缆(2)，且所述海上制氢平台(5)通过所述海缆(2)与所述海上升压站(3)电性连接；
同时所述海上升压站(3)与所述海上制氢平台(5)之间具有安全间隔；
所述海上制氢平台(5)包括下方的钢管桩(51)、导管架(52)，以及上方多层式桁架结构的上部组块(53)；所述导管架(52)连接于所述钢管桩(51)和所述上部组块(53)之间，并在所述导管架(52)内布置海水提取管(522)；
所述上部组块(53)内的各层由下而上依次布置海水淡化部分、控制部分和制氢部分。
2.根据权利要求1所述的一种适用于海上风电就地制氢的海上制氢平台，其特征在于：所述海上升压站(3)与所述海上制氢平台(5)之间连接设置连接步桥(4)。
3.根据权利要求1所述的一种适用于海上风电就地制氢的海上制氢平台，其特征在于：所述导管架(52)内布置有海缆保护管(521)。
4.根据权利要求1所述的一种适用于海上风电就地制氢的海上制氢平台，其特征在于：所述上部组块(53)的各层内分隔设置仓壁(7)，以在各层内分隔各个设备房间。
5.根据权利要求1所述的一种适用于海上风电就地制氢的海上制氢平台，其特征在于：所述上部组块(53)的所述海水淡化部分内布置包括海水淡化设备间(5311)、冷冻机房(5312)、暖通机房(5313)和暖通室外机(5314)。
6.根据权利要求5所述的一种适用于海上风电就地制氢的海上制氢平台，其特征在于：所述上部组块(53)的底层边缘位置设置救生艇(5315)。
7.根据权利要求1所述的一种适用于海上风电就地制氢的海上制氢平台，其特征在于：所述上部组块(53)的所述控制部分内布置包括开关柜室(5321)、配电间(5322)、通信继保室(5324)和中控室(5325)。
8.根据权利要求1所述的一种适用于海上风电就地制氢的海上制氢平台，其特征在于：所述控制部分内设置与所述海水淡化部分连接的水泵房(5323)。
9.根据权利要求1所述的一种适用于海上风电就地制氢的海上制氢平台，其特征在于：所述上部组块(53)的所述制氢部分内布置包括制氢控制间(5331)、制氢间(5332)、氢气压缩机房(5333)、缓冲储氢间(5334)和燃料电池间(5335)。
10.根据权利要求1所述的一种适用于海上风电就地制氢的海上制氢平台，其特征在于：所述上部组块(53)的顶部错位设置检修舱盖(5341)和吊机(8)。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |