[发明专利]一种集成船舶充电装置的海上电气平台及充电方法

说明书

本发明提供了一种集成船舶充电装置的海上电气平台及充电方法，船舶充电装置设置在平海上电气台相对风电场的外侧或靠近航道侧；下部结构在该侧设置靠船装置，上部组块各层在该侧的外挑结构不超过靠船装置最边缘；充电装置包括固定旋转柱、伸缩支撑架、移动端下船设备，能三轴方向上调节移动端下船设备的位置，以适应不同的船舶、不同的停靠方式导致的充电口位置不同；所述支撑模块的底部设置缓冲装置。本发明既能够在海上电气平台直接设置充电装置直接进行充电，从而降低充电设施的安装成本，同时，又保证海上电气平台的安全及能够适于大小不同的船舶停靠充电。

技术领域

本发明涉及一种在站内集成有船舶充电装置的海上电气平台，以及船舶利用该设施进行充电的方法，适用于海上新能源工程领域。

背景技术

目前，新能源船舶的应用日益广泛，船舶推进系统的绿色化与电动化市场前景十分广阔。但是，当海上出现意外情况时，如何在远岸缺电情况下及时、便捷地获取电能补充，是电动海洋船舶在实际应用过程中面临的重要挑战。近年来，深远海大容量海上风电场的规模化建设，为上述难题提供了一个有效的解决思路。CN112248864A公开了“一种基于海上风电的海上充电桩系统”，通过在风机塔筒上安装充电桩，将风机发出的电力进行变压、稳压，从而实现对插入充电桩的船舶等设施进行充电。由于单个海上风电机组的发电与靠泊能力有限，该技术方案仅适用于小型电动船舶。

事实上，海上风电能够以多种形式为海洋船舶进行充电，例如丹麦能源巨头沃旭提出了如图7的四种电气连接形式，特别是其中2、4方案所示利用海上变电站平台的模式，能够充分利用全场汇集、升压乃至转换的大量优质电能，使得大型、超大型海船利用海上风电场进行充电成为了可能。但都存在需要在平台之外新增固定桩或浮标，充电船舶与充电电源设施距离过远，需要的连接海缆过长，从而导致工程建设投入大。事实上，在目前国内外业界提出的诸多海上充电概念方案中，绝大部分需要设置单独的固定式充电桩或浮标及其与电源侧的连接海缆，增加的工程建设投入较为显著；同时，充电时固定桩或浮标上的电力接头需要先投射到海中，再由船舶自行捞起并与船上电池进行连接，对海上连接施工工艺的精确性以及相关设备的可靠性、耐久性均有着不低的要求。因此，现有技术方案尚无法在实际工程中得到商业化应用。

此外，现有方案中还存在着以下缺点或难以解决的问题：

(1)风电机组、充电桩或浮标等抗侧向荷载能力弱，海上变电站上部尺度大于下部尺度，导致大型船舶无法直接近距离靠泊充电电源设施，可充电的船舶吨位小，效益较低。

(2)待充电的大型船舶向海上变电站靠泊时会产生较大的碰撞荷载，特别是海况恶劣后船舶操作不当时，巨大的靠船能量可能将导致结构发生剧烈振动或桩基承载力失效，给海上电气平台造成灾难性损失。

(3)靠泊船舶在充电时，受波浪往复运动船舶存在六自由度的运动，特别是在恶劣海况下充电时，固定式充电装置与船舶的连接易受到疲劳或冲击作用，不利于充电装置的长期服役。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种集成船舶充电装置的海上电气平台及充电方法，既能够在海上电气平台直接设置充电装置直接进行充电，从而降低充电设施的安装成本，同时，又保证海上电气平台的安全及能够适于大小不同的船舶停靠充电。

根据本发明的第一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种集成船舶充电装置的海上电气平台，所述海上电气平台包括上部组块和下部基础，其特征在于所述船舶充电装置设置在平海上电气台相对风电场的外侧或靠近航道侧；下部结构在该侧设置靠船装置，上部组块各层在该侧的外挑结构不超过靠船装置最边缘；