本發(fā)明屬于海上換流站領(lǐng)域，具體涉及一種海上換流站模塊化方法。

背景技術(shù)：

1、近年來我國沿海風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，并逐漸朝著更大規(guī)模和更遠距離的方向發(fā)展。

2、當海上風電場離岸距離超過60km時，傳統(tǒng)海底電纜的交流輸電方式成本急劇上升，此時應(yīng)考慮適用于大容量、遠距離電能傳輸?shù)闹绷鬏旊姷姆绞?。海上換流站作為解決這一問題的最佳選擇，在此時應(yīng)運而生。海上換流站是將海上風電場的電能用交流線路匯集，然后轉(zhuǎn)換成直流輸出的裝置。

3、“如東”海上換流站是國內(nèi)目前在役最大的海上換流站，其離岸直線距離約70公里，負責匯聚如東三個海上風電場共計1100兆瓦的電能。

4、當換流站離岸距離更遠，匯聚電能更多時，傳統(tǒng)的集成式換流站設(shè)計建造模式，無論是從船廠建造、還是海上安裝、甚至后期運維均具有較大挑戰(zhàn)，更是不具備后期升級改造的可能性。

5、模塊化的換流站設(shè)計方法，可以很好地解決上述問題。

6、授權(quán)公告號為cn210007231u的實用新型專利，公開了一種一種模塊式海上換流站結(jié)構(gòu)，其僅將電氣設(shè)備模塊化，并沒有考慮到其它諸如冷卻、通風、消防、救生等等相關(guān)設(shè)備，具有一定的局限性。其分層式的結(jié)構(gòu)形式，使其必須逐層建造，僅在每層建造時提高了建造效率，對換流站整體建造效率提升有限。

7、授權(quán)公告號為cn111799661b的發(fā)明專利，公開了一種模塊化海上柔性直流輸電系統(tǒng)換流站，其根據(jù)功能將換流平臺模塊化為若干個獨立艙室，使換流站的設(shè)計和建造更加高效。但其問題在于：

8、1.其上下分層的結(jié)構(gòu)形式，使其必須逐層建造，僅僅在每一層的建造過程中提到了效率，對于整個換流站的建造效率提高有限；

9、2.其上下分層的結(jié)構(gòu)形式，使其必須在船廠完整建造后，整體在海上安裝，無法提高海上安裝的效率。同時，后期由于設(shè)備無法整體穿越甲板，只能更換零部件，維護保養(yǎng)存在不確定性；

10、3.其設(shè)備固定安裝在換流站內(nèi)，如需升級改造，則需要將相關(guān)設(shè)備的上層結(jié)構(gòu)及設(shè)備全部拆除，這項工作在海上實施十分困難，從風險和成本的角度綜合考慮，不如重新建造一個換流站。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提供一種海上換流站模塊化方法，其所采用的技術(shù)方案是：

2、一種海上換流站模塊化方法，導管架上方支撐有上部平臺，導管架底部插入海底的深度不小于作業(yè)水深的1.5倍，頂部露出海面距離為hq，hq≥ha+hb+hc。

3、其中：ha為百年一遇極端高水位。

4、hb為百年一遇最大波高，hc為余量。

5、hc為1米~2米。

6、導管架頂端設(shè)置有向內(nèi)傾斜的導向斜坡。

7、上部平臺艏娓兩端設(shè)置有小模塊存放區(qū)，小模塊存放區(qū)長度與上部平臺的寬度相等，小模塊存放區(qū)由豎向設(shè)置的止動導向結(jié)構(gòu)圍合而成，小模塊存放區(qū)內(nèi)部為自下而上的貫通空間，多個小模塊按照模塊內(nèi)設(shè)備的故障率rg由低到高、由下至上疊放，或?qū)⒐δ芟嘟哪K相鄰放置。

8、在兩個小模塊存放區(qū)之間設(shè)置有多層平臺甲板，在最上層平臺甲板上設(shè)置有直升機坪，甲板吊機放置在直升機坪上，其余平臺甲板上放置有大模塊。

9、小模塊在小模塊存放區(qū)內(nèi)擺放后，可完成交流換直流的作業(yè)流程，小模塊存放區(qū)的高度與多層平臺甲板的高度相同。

10、上述一種海上換流站模塊化方法，更進一步地，導管架為長方形桁架式結(jié)構(gòu)，有兩組，分別固定在上部平臺艏娓兩端的下方，導管架的長度等于上部平臺的寬度，兩組導管架之間的間距db不小于55米。

11、上述一種海上換流站模塊化方法，更進一步地，導管架在海面處設(shè)有護舷，護舷高度hh不小于作業(yè)海域最大天文潮高+5m。

12、上述一種海上換流站模塊化方法，更進一步地，多層平臺甲板是三層平臺甲板。

13、上述一種海上換流站模塊化方法，更進一步地，最下層平臺甲板下方還設(shè)置有一層外板，形成雙層底結(jié)構(gòu)。

14、上述一種海上換流站模塊化方法，更進一步地，最上層平臺甲板上設(shè)置有垂向梯道和甲板室，垂向梯道將各平臺甲板相連通。

15、上述一種海上換流站模塊化方法，更進一步地，大模塊為換流閥模塊。

16、上述一種海上換流站模塊化方法，更進一步地，小模塊為閥冷控制模塊、閥冷模塊、海水提升模塊、臨時休息模塊、低壓gis模塊、無線電模塊、消防模塊、海水淡化模塊、應(yīng)急發(fā)電機模塊、交流繼保模塊、交流gis模塊、站用配電模塊、換熱器模塊、換熱控制模塊、直流gis模塊、直流中性線模塊、風機模塊、空調(diào)模塊、變壓器模塊。

17、上述一種海上換流站模塊化方法，更進一步地，模塊基座由多個工字鋼組成，多個工字鋼等間距設(shè)置在小模塊底部，工字鋼結(jié)構(gòu)面板寬度dg為1m~2m，相鄰工字鋼之間的中心距l(xiāng)m為2m~3m，?即2m≤lm≤3m，小模塊底部兩側(cè)工字鋼與小模塊邊緣距離ln為1m~2m。

18、上述一種海上換流站模塊化方法，更進一步地，小模塊頂部對稱設(shè)置有4個吊裝眼板，每個吊裝眼板的中心與模塊邊緣的距離相等。

19、本發(fā)明的有益效果是：

20、1.本發(fā)明創(chuàng)新性的提出了一種中心大模塊及艏艉小模塊的整體設(shè)計概念，小模塊相互疊放，突破了目前換流站層與層之間設(shè)置“甲板”的設(shè)計方法，真正的實現(xiàn)了換流站的各個模塊分體建造及整體合攏，極大的提高了換流站在船廠的建造效率；

21、2.本發(fā)明可實現(xiàn)海上的分體安裝，即先安裝中心大模塊，在安裝艏艉小模塊。解決了整體安裝對駁船或重吊船能力的需求限制，使換流站的海上安裝作業(yè)具有更多可行的方案。當然，本發(fā)明換流站仍然可以整體安裝；

22、3.本發(fā)明艏艉小模塊采用按照故障率高低、交直流換流作業(yè)流程以及模塊功能相近性進行綜合排序設(shè)計方法，使平臺更加緊湊合理，作業(yè)流程更加順暢，便于在模塊出現(xiàn)故障時及時將其吊走進行維修。

23、4.本發(fā)明可實現(xiàn)模塊的海上更換，在模塊出現(xiàn)無法修復(fù)的故障時，使用駁船運來新的模塊，使用重吊船更換現(xiàn)有模塊，可以大大縮短換流站因模塊故障而帶來的停機時間，提高了換流站的工作效率；

24、5.本發(fā)明換流站具備升級能力，每個小模塊都預(yù)留了升級空間，只需用升級好的模塊替換現(xiàn)有模塊即可，操作方便快捷，安全高效。在風電場擴容時，對本發(fā)明換流站進行升級操作，可以避免制造新的換流站，極大提高了換流站的利用率，大大縮短了風電場因擴容帶來的停機時間。

技術(shù)特征：

1.一種海上換流站模塊化方法，其特征在于，導管架(1)上方支撐有上部平臺(2)，導管架底部插入海底的深度不小于作業(yè)水深的1.5倍，頂部露出海面距離為hq，hq≥ha+hb+hc，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上換流站模塊化方法，其特征在于，導管架為長方形桁架式結(jié)構(gòu)，有兩組，分別位于小模塊存放區(qū)的下方，導管架的長度等于上部平臺的寬度，兩組導管架之間的間距db不小于55米。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上換流站模塊化方法，其特征在于，導管架在海面處設(shè)有護舷(11)，護舷高度hh不小于作業(yè)海域最大天文潮高+5m。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上換流站模塊化方法，其特征在于，多層平臺甲板是三層平臺甲板。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上換流站模塊化方法，其特征在于，最下層平臺甲板下方還設(shè)置有一層外板，形成雙層底結(jié)構(gòu)(20)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上換流站模塊化方法，其特征在于，最上層平臺甲板上設(shè)置有垂向梯道(261)和甲板室(263)，垂向梯道將各平臺甲板相連通。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上換流站模塊化方法，其特征在于，大模塊為換流閥模塊(215)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上換流站模塊化方法，其特征在于，小模塊為閥冷控制模塊(211)、閥冷模塊(212)、海水提升模塊(213)、臨時休息模塊(214)、低壓gis模塊(216)、無線電模塊(221)、消防模塊(222)、海水淡化模塊(223)、應(yīng)急發(fā)電機模塊(224)、交流繼保模塊(225)、交流gis模塊(226)、站用配電模塊(228)、換熱器模塊(232)、換熱控制模塊(234)、直流gis模塊(241)、直流中性線模塊(243)、風機模塊(245)、空調(diào)模塊(246)、變壓器模塊(251)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上換流站模塊化方法，其特征在于，模塊基座(31)由多個工字鋼組成，多個工字鋼等間距設(shè)置在小模塊底部，工字鋼結(jié)構(gòu)面板寬度dg為1m~2m，相鄰工字鋼之間的中心距l(xiāng)m為2m~3m，?即2m≤lm≤3m，小模塊底部兩側(cè)工字鋼與小模塊邊緣距離ln為1m~2m。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上換流站模塊化方法，其特征在于，小模塊頂部對稱設(shè)置有4個吊裝眼板()，每個吊裝眼板的中心與模塊邊緣的距離相等。

技術(shù)總結(jié)
一種海上換流站模塊化方法，導管架上方支撐有上部平臺，上部平臺艏娓兩端設(shè)置有小模塊存放區(qū)，小模塊存放區(qū)由豎向設(shè)置的止動導向結(jié)構(gòu)圍合而成，小模塊存放區(qū)內(nèi)部為自下而上的貫通空間，多個小模塊按照模塊內(nèi)設(shè)備的故障率Rg由低到高、由下至上疊放，或?qū)⒐δ芟嘟哪K相鄰放置。在兩個小模塊存放區(qū)之間設(shè)置有多層平臺甲板，在最上層平臺甲板上設(shè)置有直升機坪，其余平臺甲板上放置有大模塊。本發(fā)明提出了中心大模塊和艏艉小模塊的整體設(shè)計概念，小模塊相互疊放，突破了目前換流站層與層之間設(shè)置“甲板”的設(shè)計方法。實現(xiàn)了換流站的各個模塊分體建造及整體合攏、海上分體安裝作業(yè)、故障模塊海上維修更換，提高了海上換流站的建造、維修和升級效率。

技術(shù)研發(fā)人員：年繼業(yè),冷阿偉,彭東升,趙曉玲,姜聰聰,李科文,楊志剛,李放,王海軍
受保護的技術(shù)使用者：大連船舶重工集團有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/28