[发明专利]可控浮动模块、模块化离岸结构组件及其现场组装方法

说明书

本发明提供一种用于模块化离岸支撑结构组件的可控浮动模块。本发明的浮动模块包括：(i)第一压载舱，其设置于所述浮动模块的预定第一部分内，具有至少一个第一可控流体连接部；和至少一个第二流体连接部；(ii)至少一个第二压载舱，其设置于所述浮动模块的预定第二部分内，具有至少一个第一可控流体连接部；和至少一个第二流体连接部，及(iii)控制系统，其适于控制所述至少一个第一可控流体连接部和所述至少一个第二可控流体连接部中的每一个，并选择性地改变所述第一压载舱和所述至少一个第二压载舱中的任一个内的第一流体和第二流体的比例量。

技术领域

本发明总体上涉及离岸浮动支撑结构，尤其涉及一种能够在操作位置手动地或经由远程控制地组装的模块化浮动结构。

背景技术

对可再生能源的需求：

根据2015年12月在巴黎举行的由联合国主导的全球气候峰会，对可再生电能发电以取代化石燃料发电的需要现在是几乎两百个国家面临的挑战。法国外交部长LaurentFabius于2015年12月11日宣布这些国家已“通过”一项公约。所达成的这份公约以温度上升不超过1.5℃(摄氏度)-以前为2℃-为目标，因此需要更迅速地引入大量可再生能源生产的能力。

离岸风力发电

离岸(offshore)风力发电已被认为是消除发电过程中的二氧化碳排放产物的有效解决方案。不同于传统的化石燃料发电和核燃料发电，离岸风力发电的“电力密度”相当低；为了实现较高的效率，需要小心地定位以优化能量转换效率并能够实现发电和电力调节设备的实际操作和维护。位于不同位置的多种发电机提供了大量生产的机会，且这些发电机为现代化工厂中制造的风力涡轮机的生产奠定了良好的基础，从而利用来自可再生能源行业以外的行业的最佳生产实践。一个示例是采用来自汽车行业的制造技术和系统，从而减少废料并改善产品的一致性和品质。

这种方法保持成本较低且形成了有竞争力的贸易环境。离岸风力现在已被证实为一种产生可再生能源的技术，然而，在使用其上安装有涡轮机的“固定式”支撑结构时存在明显的技术和经济约束。基于已知为诸如“单柱式”、“栅格式”或“护套式”以及“基于重力的”结构等设计的支撑结构均取决于水深、潮汐水流状况和海床土层状况而对其可定位的位置具有限制。这些设计将在运行寿命结束而正式停止使用时形成新的和难以解决的问题。

浮动离岸风力：

浮动离岸风力发电提供了一种替代性的解决方案，且可布放在更广范围的位置，尤其是条件不适合于“固定式”结构的位置。

应当理解，在许多国家和地区正在研发各种浮动风力构思，诸如美国、法国、荷兰、西班牙、德国、英国、日本、挪威、瑞典、丹麦和欧盟。然而，浮动风力构思以及后续研发缓慢的问题是，其需要极宽的梁、长而深的可浸没式建造场所或滑道。此类传统建造设施的设计主要针对20世纪60年代晚期到70年代的离岸油气开发而形成的，在大量生产和布放适当浮动结构的能力上具有严重约束。这些不利约束是由以下原因导致的，例如(i)需要复杂的子组件制造，(ii)需要使用重型起重机，(iii)需要有人员进行的复杂焊接操作，(iv)需要由人员进行专业化的检查，(v)需要在建造船坞注水或使其从滑道下水之前完成或几乎完成整个浮动结构，(vi)需要对建造船坞注水或滑道下水进行精确计时，以确保用于有效地执行操作的足够水深，(vii)对可能受船坞注水影响的其它浮动结构的建造状态以及其它部分建成的浮动结构生产的后续停工的考虑，(viii)船坞和滑道设计对产出量的限制，以及熟练技术人员在建造期间的特定时间是否有空，(viiii)建造过程的自动化能力的严重限制，(x)气候和海洋状况对建造的影响，包括重型起重机的使用、户外焊接、浮动结构的拖出，及(xi)使用传统的开关法(on-off approach)建造的成本对于石油和天然气是切实可行的，其由于石油和天然气的高价值产品而具有较快的投资回报率，然而离岸风力的经济性需要较长周期以获得投资回报和政府津贴。