一种集成船舶充电装置的海上电气平台的制作方法

本技术涉及一种在站内集成有船舶充电装置的海上电气平台，适用于海上新能源工程领域。

背景技术：

1、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。

2、事实上，海上风电能够以多种形式为海洋船舶进行充电，例如图7所示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。

3、此外，现有方案中还存在着以下缺点或难以解决的问题：

4、（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。

5、（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。

6、（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。

技术实现思路

1、本实用新型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，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。为此，本实用新型采用以下技术方案：

2、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海上电气平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；

3、所述充电装置包括固定旋转柱、伸缩支撑架、移动端下船设备，所述移动端下船设备包括支撑模块、充电枪，所述固定旋转柱包括固定部分和绕z轴旋转的可旋转部分，所述伸缩支撑紧架的两端分别和支撑模块及固定旋转柱的旋转部分铰接，能x轴、y轴和z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；所述充电枪的充电连接电缆可活动地连接在伸缩支撑架上或穿过安装在伸缩支撑架上的可伸缩电缆管；所述支撑模块的底部设置缓冲装置。

4、在采用上述技术方案的基础上，本实用新型还可以同时采用以下进一步的技术方案，或对这些进一步的技术方案组合使用：

5、所述伸缩电缆管位于伸缩支撑架的上部，两端分别和支撑模块及固定旋转柱的旋转部分铰接。

6、所述伸缩支撑架包括x型伸缩连杆及可伸缩电缆管支撑装置，相邻x型伸缩连杆在上下连接旋转点处铰接，x型伸缩连杆的x形交叉连杆之间在中间连接旋转点处铰接。

7、支撑模块包括支撑柱、支撑板、定位插尖、缓冲装置和底板；所述缓冲装置设置在定位插尖的底端，所述底板连接在缓冲装置的下端；所述支撑板的平面尺寸大于定位插尖而能够和筒状的接收器配合，支撑板下表面均设置柔性或缓冲护垫。

8、靠船装置的结构包括靠船柱、橡胶护舷和缓冲装置；缓冲装置两端分别与下部基础和靠船柱连接。

9、所述的上部组块一层布置临时休息室、事故油罐、工具间、水泵房和充电装置，充电装置、事故油罐及水泵房布置于充电侧；二层布置主变室、gis室、应急配电间、低压配电间、开关柜室，其中开关柜室布置于充电侧，主变重心靠近充电侧；三层布置继保室、柴油发电机室、暖通机房、备品备件间，柴油发电机室布置于充电侧；顶层布置吊机、空调外机、设备检修孔，吊机布置于充电侧。

10、1、本实用新型将海上充电装置设置于海上风电场的海上电气平台枢纽中（海上升压站或海上换流站），可以利用全场汇集后的大量、优质电能，一次充电的容量大幅提高。

11、2、本实用新型将海上电气平台的上部组块与充电装置融合布置，形状有偏置但重量不偏心，不影响海上电气平台的在位承载性能，同时避免了充电船舶上部与电气平台上部可能发生的干涉，使得可进行充电的船舶体量大幅提高。

12、3、本实用新型充电装置中设有与充电线路同时收、放的支撑框架，支撑模块与船舶之间设置软连接，可避免船舶运动对充电装置的损坏以及对平台结构的冲击，保证海上电气平台安全，同时也可利用充电装置的刚度，辅助小型船舶的定位与靠泊。

13、4、本实用新型的靠船件设有可拆卸的缓冲元件，一方面可以减少船舶靠泊的平台的作用力，另一方面可对靠船件进行替换更新，确保靠船件始终处具有良好的缓冲性能，保证海上电气平台安全。

14、5、本实用新型充电方法可使得相关人员登临电源设施，无需特殊船用机械进行辅助，操作相对简便，工艺难度较低，具有更好的可实施性优势。

技术特征：

1.一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海上电气平台相对风电场的外侧或靠近航道侧；下部基础在所述外侧或靠近航道侧设置靠船装置，上部组块各层在所述外侧或靠近航道侧的外挑结构不超过靠船装置最边缘；

2.如权利要求1所述的一种集成船舶充电装置的海上电气平台，其特征在于所述伸缩电缆管位于伸缩支撑架的上部，两端分别和支撑模块及固定旋转柱的旋转部分铰接。

3.如权利要求1所述的一种集成船舶充电装置的海上电气平台，其特征在于所述伸缩支撑架包括x型伸缩连杆及可伸缩电缆管支撑装置，相邻x型伸缩连杆在上下连接旋转点处铰接，x型伸缩连杆的x形交叉连杆之间在中间连接旋转点处铰接。

4.如权利要求1所述的一种集成船舶充电装置的海上电气平台，其特征在于支撑模块包括支撑柱、支撑板、定位插尖、缓冲装置和底板；所述缓冲装置设置在定位插尖的底端，所述底板连接在缓冲装置的下端；所述支撑板的平面尺寸大于定位插尖而能够和筒状的接收器配合，支撑板下表面均设置柔性或缓冲护垫。

5.如权利要求1所述的一种集成船舶充电装置的海上电气平台，其特征在于靠船装置的结构包括靠船柱、橡胶护舷和缓冲装置；缓冲装置两端分别与下部基础和靠船柱连接。

技术总结
本技术提供了一种集成船舶充电装置的海上电气平台，船舶充电装置设置在海上电气平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。本技术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。

技术研发人员：李炜,孙震洲,陈杰峰,王淡善,屈思怡,贾献林,俞华锋,王新峰,吕国儿,马煜祥,刘晓良,朱弈嶂
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：20230220
技术公布日：2024/2/1