技术领域
[0001] 本
发明涉及
船舶及海洋工程技术领域，特别是涉及一种海上能源岛装置。
背景技术
[0002] 海洋中蕴含着大量能源，对于海洋资源的开发利用，一方面能够有效提高清洁能源的利用率，另一方面也能够有效
支撑海岛建设和海防能
力提升。而对于海洋中大量的可再生资源如何高效开发利用，是科研人员一直致力于研究的方向。海上能源岛装置作为设置在海上的独立装置，能够利用海洋中的
可再生能源进行发电，供海上能源岛装置上各用电设备使用，并产出储能物质，或输出
能量。但是基于海洋环境的多样性和复杂性，单一能源发电设备及一般的海上能源岛装置存在电力输出不稳定，建设投入高，
电能产出低的问题。
发明内容
[0003] 根据本
申请实施例提供一种海上能源岛装置，以解决
现有技术中的以上技术问题。
[0004] 第一方面，本申请实施例提供一种海上能源岛装置，包括：
[0005] 海上平台；
[0006] 潮流能发电装置、
波浪能发电装置、
光伏发电装置、
风能发电装置、制氢装置和
海水淡化装置，均设置在所述海上平台上；
[0007] 所述潮流能发电装置、所述波浪能发电装置、所述光伏发电装置和所述
风能发电装置均与所述制氢装置电性连接，用于为所述制氢装置提供电能，所述潮流能发电装置、所述波浪能发电装置、所述光伏发电装置和所述风能发电装置均与所述
海水淡化装置电性连接，用于为所述
海水淡化装置提供电能。
[0008] 在其中一个实施例中，所述海上平台包括甲板、下潜
框架和支撑在所述甲板与所述下潜框架之间的支撑件，所述下潜框架位于所述甲板下方，所述波浪能发电装置的振荡浮子设置在所述支撑件上，所述潮流能发电装置的水平轴
水轮机发
电机组设置在所述下潜框架上。
[0009] 在其中一个实施例中，所述甲板为六边形板，所述六边形板下设有由六个上边梁围成的六边形加强结构，所述支撑件支撑在所述六边形加强结构与所述下潜框架之间，所述下潜框架为与所述甲板对应的六边形框架，所述支撑件为多个，其中支撑在所述六边形板与所述六边形框架的转
角处的支撑件为主支撑筒，支撑在所述六边形框架的边与所述上边梁之间的支撑件为边支撑梁，所述六边形框架的每个边上对应设有多个边支撑梁，所述振荡浮子设置在所述边支撑梁上，所述水平轴水轮机
发电机组设置在所述六边形框架的边上，所述水平轴水轮机发电机组包括升力型水轮机，且所述水平轴水轮机发电机组为两对，两对水平轴水轮机发电机组分别设置在所述六边形框架上相对的两个边上。
[0010] 在其中一个实施例中，所述振荡浮子在纵向上分为圆柱面部和球面部，所述振荡浮子与所述边支撑梁同轴设置，所述六边形框架上未设置所述水平轴水轮机发电机组的边为辅助边，所述振荡浮子设置在与所述辅助边对应的边支撑梁上。
[0011] 在其中一个实施例中，所述甲板上与所述振荡浮子对应的边上设有感应充电器，所述感应充电器悬出所述甲板，所述感应充电器上设有减震垫。
[0012] 在其中一个实施例中，所述甲板以对角线为分界线分为六个区域，六个区域中包括三个光伏发电区、一个变电区、一个制氢区和一个海水淡化区，其中三个所述光伏发电区间隔分布，所述光伏发电装置包括多个光伏板，多个所述光伏板分别分布在三个所述光伏发电区上，所述海水淡化装置的海水淡化车间和
泵压车间均设置在所述海水淡化区，所述制氢装置的制氢站、储氢罐和所述海水淡化装置的储水罐均设置在所述制氢区，所述变电区设有相互电性连接的
整流器、逆变器和储能单元，所述潮流能发电装置、波浪能发电装置、光伏发电装置、风能发电装置均与所述整流器电性连接，所述制氢装置和所述海水淡化装置均与所述逆变器电性连接。
[0013] 在其中一个实施例中，不同区域的光伏板之间呈120°角度设置，所述光伏板倾斜朝上，所述光伏板与所述甲板所在平面之间的夹角为45°。
[0014] 在其中一个实施例中，所述甲板的中心
位置设有中控区，所述中控区设有调控中心，所述调控中心与所述整流器、逆变器、储能单元、潮流能发电装置、波浪能发电装置、光伏发电装置、风能发电装置、制氢装置和所述海水淡化装置均电性连接，用于根据各个发电装置的发电量调节所述储能单元储能或释放电能，同时监测和控制能源岛各设备的状态和运行情况。
[0015] 在其中一个实施例中，所述甲板上设有三个风机区，三个风机区分别设置在所述甲板的三个转角处，且三个风机区间隔分布，所述风能发电装置包括三个
风力发电机组，三个风力发电机组分别设置在三个所述风机区，所述风力发电机组与所述整流器电性连接。
[0016] 在其中一个实施例中，所述甲板的另外三个转角处分别设有停机区和两个吊车区，其中一个所述吊车区位于所述制氢区与所述光伏发电区连接的转角处，另一个所述吊车区位于所述变电区与所述光伏发电区连接的转角处，所述停机区设有感应充电装置，所述感应供电装置与所述逆变器电性连接。
[0017] 在其中一个实施例中，所述吊车区设有吊车，所述甲板上设有供所述吊车运动的轨道，所述轨道的一端与所述吊车区连通，所述轨道的另一端沿所述甲板的对角线向靠近所述甲板的中心位置的方向延伸。
[0018] 在其中一个实施例中，所述海上能源岛装置还包括六个浮筒，所述浮筒与所述主支撑件之间设有第一系缆，所述浮筒上设有用于连接海底的第二系缆，所述甲板的底面设有三个上加强梁，三个上加强梁分别与所述六边形板的三个间隔分布的
顶点对应，所述上加强梁由对应的顶点沿对角线向中心位置延伸，且所述上加强梁延伸到中心位置的一端与位于中心位置的中浮筒的上端连接，所述六边形框架上设有三个下加强梁，三个下加强梁分别与所述六边形框架的三个间隔部分的顶点对应，所述下加强梁由对应的顶点沿对角线向中心位置延伸至与所述中浮筒的下端连接。
[0019] 在其中一个实施例中，所述六边形板和所述六边形框架均为正六边形结构，各个上加强梁之间的夹角为120°，各个下加强梁之间的夹角为120°，所述上加强梁与所述下加强梁之间具有60°
相位差。
[0020] 以下通过
附图和具体实施例进一步描述一个或多个实施例。本领域技术人员能够根据
说明书、附图及
权利要求书中的描述清楚获悉本发明的其他特征、目的和有益效果。
附图说明
[0021] 图1为本实施例所述海上能源岛装置的立体图；
[0022] 图2为图1所示海上能源岛装置的俯视图；
[0023] 图3为图1所示海上能源岛装置底部的结构示意图；
[0024] 图4为中控区底层的分区图；
[0025] 图5为风力发电机组与轨道连接处的局部放大图。
[0026] 用于描述附图的附加细节或示例只是一种实施方式，不应当被认为是对所公开的发明、目前描述的实施例以及所理解的本发明最佳模式中任何一者所述的范围的限制。
[0027] 附图标记说明：
[0028] 10、海上能源岛装置；11、海上平台；111、甲板；1111、感应充电器；1112、光伏发电区；1113、变电区；1114、制氢区；1115、海水淡化区；1116、整流器；1117、逆变器；1118、储能单元；1119、中控区；112、下潜框架；1121、下加强梁；113、主支撑筒；114、边支撑梁；115、轨道；1151、承
压板；1152、支撑条；116、吊车；1161、
底板；1162、承压滚轮；1163、竖板；1164、抱紧轮；117、排水口；118、停机区；119、中浮筒；1191、上加强梁；12、水平轴水轮机发电机组；13、振荡浮子；14、光伏发电装置；15、风能发电装置；16、制氢装置；161、制氢站；162、储氢罐；17、海水淡化装置；171、海水淡化车间；172、泵压车间；173、储水罐；18、调控中心；19、底层；191、机房；192、供电房；193、供水房；194、货梯；195、客梯。
具体实施方式
[0029] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0030] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
[0031] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0032] 如图1至图3所示，在一个实施例中，提供了一种海上能源岛装置10，包括海上平台11以及设置在所述海上平台11上的潮流能发电装置、波浪能发电装置、光伏发电装置14、风能发电装置15、制氢装置16和海水淡化装置17。
[0033] 所述潮流能发电装置、所述波浪能发电装置、所述光伏发电装置14和所述风能发电装置15均与所述制氢装置16电性连接，用于为所述制氢装置16提供电能，所述潮流能发电装置、所述波浪能发电装置、所述光伏发电装置14和所述风能发电装置15均与所述海水淡化装置17电性连接，用于为所述海水淡化装置17提供电能。
[0034] 通过在所述海上平台11上设置海水淡化装置17和制氢装置16，从而实现海水淡化和制氢过程，提高产出物种类，更大的发挥能源岛效用。考虑到单一能源发电
稳定性差，开发能量
密度低，本能源岛装置综合设置所述潮流能发电装置、所述波浪能发电装置、所述光伏发电装置14和所述风能发电装置15，充分利用海洋中的各种再生资源，为海水淡化装置17和制氢装置16的运作提供电能。具体地，所述海水淡化装置17利用电能进行海水淡化过程，获得的
淡水一方面可以用于所述海上平台11上的日常生活，或供海上舰船补给，另一方面供制氢装置16制备液氢使用，而氢能可供舰船补给，也可作为转化电能的载体。而且各个发电装置产生的电能可以储备起来，或者通过水下
电缆传输至附近海域的用电装置使用。
[0035] 而且，如图1和图3所示，为提高所述海上能源岛装置10的适用范围，在一个实施例中，所述海上平台11采用半潜式平台框架结构。
[0036] 具体地，如图3所示，所述海上平台11包括甲板111、下潜框架112和支撑在所述甲板111与所述下潜框架112之间的支撑件，所述下潜框架112位于所述甲板111下方。使用时，所述下潜框架112位于海水中，所述甲板111漂浮在海面上。
[0037] 而所述波浪能发电装置的振荡浮子13则设置在所述支撑件上，所述潮流能发电装置的水平轴水轮机发电机组12设置在所述下潜框架112上。
[0038] 当海浪经过所述振荡浮子13时，所述波浪能发电装置产生电能。同时潮流的涌动使得所述水平轴水轮机发电机组12运作，产生电能。最终形成的电能可以供所述海上平台11上的海水淡化装置17或制氢装置16使用，也可供储能单元1118存储或供外部设备充电。
当所述海上平台11上设有中控中心18时，所形成的电能也可以供所述中控中心18中各设备使用。
[0039] 具体地，在一个实施例中，所述水平轴水轮机发电机组12可以为固定
叶片的升力型水轮机。而且，所述固定叶片的升力型水轮机也可以在所述海上平台微调时和低速运动时提供推力。
[0040] 进一步具体地，如图1至图3所示，在一个实施例中，所述甲板111可以为六边形板，所述六边形板下设有由六个上边梁围成的六边形加强结构，所述支撑件支撑在所述六边形加强结构与所述下潜框架之间。所述上边梁能够在海水的作用下进一步为所述甲板111提供
浮力。所述下潜框架112为与所述甲板111对应的六边形框架，所述支撑件为多个，其中支撑在所述六边形板与所述六边形框架的转角处的支撑件为主支撑筒113，支撑在所述六边形框架的边与所述上边梁之间的支撑件为边支撑梁114，所述六边形框架的每个边上对应设有多个边支撑梁114。
[0041] 从而使得所述海上平台11重量均布，提高平台稳定性。具体地，所述潮流能发电装置、所述波浪能发电装置、所述光伏发电装置14和所述风能发电装置15可以均布在所述甲板111上。
[0042] 进一步具体地，所述六边形板和所述六边形框架可以是正六边形结构。
[0043] 具体地，如图1和图3所示，所述振荡浮子13设置在所述边支撑梁114上，所述水平轴水轮机发电机组12设置在所述六边形框架的边上。
[0044] 而且，在一个实施例中，如图3所示，在所述六边形框架的相对的两条边上设有一对所述水平轴水轮机发电机组12。从而所述水平轴水轮机发电机组12可以在两个相对的方向上为所述海上平台微调时和低速运动时提供推力。
[0045] 所述六边形框架的另外四个边为辅助边，所述振荡浮子13设置在所述辅助边所对应的边支撑梁114上。基于所述潮流能发电装置和所述波浪能发电装置均是借助海洋中海浪传递的能量发电，因此通过将所述水平轴水轮机发电机组12和所述振荡浮子13设置在所述六边形框架的不同边上，从而尽量减少所述潮流能发电装置对所述波浪能发电装置的发电过程产生影响。
[0046] 具体地，所述振荡浮子13在纵向上分为圆柱面部和球面部，所述振荡浮子与所述边支撑梁同轴设置。
[0047] 如图1所示，所述甲板111上与所述振荡浮子13对应的侧边处设有感应充电器1111，可以供过往船舶充电。且，所述感应充电器1111悬出所述甲板，从而确保船舶在充电的过程中与所述振荡浮子之间能够保持安全距离。而且为了提高充电的稳定性，避免充电时碰撞损坏，可以在所述感应充电器1111上设置减震垫。所述感应充电器可以采用磁共振充电技术为船舶充电。
[0048] 所述振荡浮子13产生的电能，以及所述水平轴水轮机发电机组12产生的电能通过设置在所述边支撑梁114中的电缆传输至甲板111上的用电装置。当所述甲板111上设有整流器1116时，以上电缆则与所述整流器1116电性连接。
[0049] 进一步地，在一个实施例中，如图2所示，所述甲板111以对角线为分界线分为六个区域。六个区域中包括三个光伏发电区1112、一个变电区1113、一个制氢区1114和一个海水淡化区1115。
[0050] 其中三个所述光伏发电区1112间隔分布，所述光伏发电装置14包括多个光伏板，多个所述光伏板分别分布在三个所述光伏发电区1112上。所述海水淡化装置17的海水淡化车间171和泵压车间172均设置在所述海水淡化区1115。所述制氢装置16的制氢站161、储氢罐162和所述海水淡化装置17的储水罐173均设置在所述制氢区1114。
[0051] 当然，为了进一步提高场地利用率，也可以在所述海水淡化装置17的海水淡化区厂房顶部也设置所述光伏板。
[0052] 通过将所述甲板111进行区域的划分，然后将各个装置合理布置在各个区域，从而使得所述海上能源岛装置10整体的平稳性更佳，抵抗风浪能力提升。而且基于制氢过程中需要电能与淡水，因此将所述海水淡化装置17的储水罐173与所述制氢装置16的制氢站161和储氢罐162设置在同一区域，方便制氢过程的有效进行。
[0053] 具体地，如图1和图2所示，所述制氢装置16中包括两个制氢站161和两个储氢罐162。其中两个制氢站161沿远离所述甲板111边缘的方向依次设置，两个储氢罐162与所述储水罐173沿远离边缘的方向依次设置。所述制氢站161与所述储氢罐162通过管道连通，所述海水淡化车间171与所述储水罐173通过管道连接。所述海水淡化车间171形成的淡水在所述泵压车间172的作用下加压传输至所述储水罐173。
[0054] 进一步地，如图2所示，为了便于搬运，可以在所述制氢区1114与相邻的光伏发电区1112接壤处设置轨道115和吊车116，所述轨道115沿对角线方向设置。则两个储氢罐162与所述储水罐173靠近所述轨道115设置，如此方便实现所述储水罐173与所述储氢罐162中存储物质的搬运。
[0055] 为便于所述甲板111上的积水排出，如图2所示，可以在所述甲板111的各个转角处设置排水口117。甲板111上的对角线处设有集线通路，用于供各个供电装置和用电装置之间的电缆通过。
[0056] 所述变电区1113设有相互电性连接的整流器1116、逆变器1117和储能单元1118。所述潮流能发电装置、波浪能发电装置、光伏发电装置14、风能发电装置15均与所述整流器
1116电性连接，所述制氢装置16和所述海水淡化装置17均与所述逆变器1117电性连接。
[0057] 各个发电装置产生的电能均可经过电缆输送至所述整流器1116，各个电缆可以汇总至所述集线通路，以便于维护。电能经过所述整流器1116调频后经所述逆变器1117稳压输出至所述制氢装置16和所述海水淡化装置17使用。当然，当所述甲板111上还设有生活区和调控中心18等区域时，经过所述逆变器1117稳压输出的电能也可以输送中以上区域的用电装置。若所述海上能源岛装置10所在海域设有海底电缆，则也可以将电能输送至海底电缆。
[0058] 具体地，如图1和图2所示，所述变电区1113的整流器1116有18个，所述逆变器1117有3个，所述储能单元1118有6个。
[0059] 且，所述储能单元1118包括储能框架、储能顶盖和6个锂
电池组。
[0060] 进一步地，如图1所示，不同区域的光伏板之间呈120°角度设置，所述光伏板倾斜朝上，所述光伏板与所述甲板111所在平面之间的夹角为45°。从而确保所述光伏发电装置14能够收集到各个时段的光能。
[0061] 进一步地，如图1和图2所示，所述甲板111的中心位置设有中控区1119，所述中控区1119设有调控中心18，所述调控中心18与所述整流器1116、逆变器1117、储能单元1118、潮流能发电装置、波浪能发电装置、光伏发电装置14、风能发电装置15、制氢装置16和所述海水淡化装置17均电性连接，用于根据各个发电装置的发电量调节所述储能单元1118储能或释放电能，同时监测和控制能源岛各设备的状态和运行情况。
[0062] 进一步地，如图4所示，所述中控区1119在纵向上由上至下依次设有调控中心18、生活层和底层19。且进一步设有升降梯，供工作人员使用。其中升降梯包括客梯195和货梯194。所述底层19设置有供电房192、供水房193和机房191。所述供电房192中设有供电转接盘，所述供水房193中设有水管中转
节点和总控
阀门，所述机房191中设有
服务器等。
[0063] 如图1和图2所示，所述甲板111上设有三个风机区，三个风机区分别设置在所述甲板111的三个转角处，且三个风机区间隔分布，所述风能发电装置15包括三个风力发电机组，三个风力发电机组分别设置在三个所述风机区，所述风力发电机组与所述整流器1116电性连接。
[0064] 将三个风力发电机组分别设置在三个所述风机区，使得整个海上平台11负载均匀，提升整体的抗风浪能力。
[0065] 进一步地，如图1和图2所示，所述甲板111的另外三个转角处分别设有停机区118和两个吊车区，其中一个所述吊车区位于所述制氢区1114与所述光伏发电区1112连接的转角处，另一个所述吊车区位于所述变电区1113与所述光伏发电区1112连接的转角处，所述停机区118设有感应供电装置，所述感应供电装置与所述逆变器1117电性连接。
[0066] 所述停机区118能够供无人机和
直升机起降，且所述停机区118的感应供电装置可以实现无人机的自主充电。而以上两个吊车区的设置则使得制氢区1114和变电区1113物质的搬运更加便捷。
[0067] 具体地，如图1和图2所示，所述吊车区设有吊车116，所述甲板111上设有供所述吊车116运动的轨道115，所述轨道115的一端与所述吊车区连通，所述轨道115的另一端沿所述甲板111的对角线向靠近所述甲板111的中心位置的方向延伸。从而所述吊车116能够沿所述轨道115行走，实现附近物质的搬运。
[0068] 进一步地，如图1和图2所示，6个储能单元1118中靠近所述轨道115的三个储能单元1118里面的锂电池组为可拆卸安装，为过往舰船补给所用。
[0069] 具体地，如图5所示，所述轨道115为T型轨道，所述T型轨道包括承压板1151和支撑条1152，所述支撑条1152支撑在所述承压板1151与所述甲板111之间，所述支撑条1152和所述承压板1151均沿所述对角线设置。吊车116的支柱的底部设有底板1161，所述底板1161与所述T型轨道115之间设有承压滚轮1162，用于支撑所述底板1161。所述底板1161的两侧设有竖板1163，两个竖板1163相对设置，所述竖板1163的内侧设有抱紧轮1164，所述抱紧轮1164位于所述承压板1151的下方，与所述承压轮协同实现限位，确保所述吊车116能够沿所述轨道115前行。而且位于海面上的所述海上能源岛装置10会轻微振荡，以上抱紧轮1164、竖板1163、底板1161和承压轮1162的设置也使得吊车116能够更加可靠的位于所述甲板111上。
[0070] 进一步具体地，所述海上能源岛装置10还包括六个浮筒(图中未示出)，所述浮筒与所述主支撑件之间设有第一系缆，所述浮筒上设有用于连接海底的第二系缆。
[0071] 如图3所示，在一个实施例中，所述甲板111的底面设有三个上加强梁1191，三个上加强梁1191分别与所述六边形板的三个间隔分布的顶点对应，所述上加强梁1191由对应的顶点沿对角线向中心位置延伸，且所述上加强梁1191延伸到中心位置的一端与位于中心位置的中浮筒119的上端连接。
[0072] 所述六边形框架上设有三个下加强梁1121，三个下加强梁1121分别与所述六边形框架的三个间隔部分的顶点对应，所述下加强梁1121由对应的顶点沿对角线向中心位置延伸至与所述中浮筒119的下端连接。
[0073] 当所述六边形板和所述六边形框架为正六边形结构时，所述上加强梁1191之间的夹角为120°。且为了提升整体的稳定性，在仰视角度下相邻的所述上加强梁1191与所述下加强梁1121之间存在60°
相位差，所述海上平台11强度得到进一步有效提升。
[0074] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0075] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明
专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干
变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
