[实用新型]一种深吃水半潜式海上换流站

说明书

本实用新型涉及一种深吃水半潜式海上换流站，适用于海上风电开发领域。所述深吃水半潜式海上换流站包括上部组块、四个支撑立柱、旁通空间、下浮体和系缆锚固系统，所述支撑立柱通过旁通空间与相邻的支撑立柱相连接，所述支撑立柱用于向上支撑上部组块，所述下浮体连接于支撑立柱下方且用于调节深吃水半潜式海上换流站的吃水深度，所述系缆锚固系统用于深吃水半潜式海上换流站的定位及固定；所述上部组块始终处于海面以上，所述支撑立柱部分、下浮体全部和系缆锚固系统全部均处于海面以下。本实用新型所提供的结构可重复利用，可灵活调整所处位置，并且灾后或除役后的返厂运输过程操作简单，不必进行海上切割。

技术领域

本实用新型涉及一种深吃水半潜式海上换流站，适用于海上风电开发领域，特别是40米以上水深的远海风力发电领域。

背景技术

随着海上风电开发不断向深远海发展，海上风电场需要配置越来越大型的海上电气平台，用于将风力发电机组产生电能汇集、升压。当离岸距离超过一定程度时，采用柔性直流技术的海上换流站将具有显著的经济效益优势。由于站内设有换流阀、桥臂电抗器等大型电气设备，海上换流站的重量远远超过海上交流升压站，可达2~3万吨。对于可能应用在40~50m水深的海上换流站，当前的技术解决方案为采用坐底式重力平台或导管架式平台——浮托法安装。其中，前者对结构所处场地的平整性要求非常高，进行海上人工场平的代价也十分巨大，因此应用范围受到了较大限制。后者在海上油气行业中的应用已逐步成熟，国外亦开始用于海上换流站的探索，如计划于2019年正式投入运营的德国Borwin 3项目。但是，采用浮托法安装的固定式海上换流站存在着以下几项技术问题：

1）为了缓冲上、下组块在对接安装时的冲击作用，一般需要设置桩腿耦合装置LMU（Leg Mating Unit）、组块甲板支撑单元DSU（Deck Supporting Unit）以及纵荡和横荡护舷等，设计、建造的难度高、成本大；

2）如果遇到地质条件恶劣、基岩埋藏较浅的情况，固定式平台的桩基工程需要嵌岩处理，安全风险大且工程经济性差；

3）浮托作业中船舶定位、控制和防碰撞的技术风险都比较大，一旦出现机械设备故障等意外，可能会导致安装对接时间延长，错过天气窗口期，结构发生损坏，目前在海洋油气平台浮托安装的工程实践中已出现过类似案例；

4）容纳大型电气设备的组块全部集中于结构上部，重心高且水平面积大，在地震、运输等惯性力工况作用下结构响应水平很高，存在承载裕度不足、使用性不佳的缺陷。

现有的海上换流站技术对上述3个问题均没有提供合理的解决方案。固定式平台（专利公开号CN207559399U）的解决方案实际上是大体沿用了陆上换流站的布置思路，仅能通过分层来减小组块的水平尺寸，但代价则是重心的偏置与提高。这种技术方案下，无论对于上部组块还是下部固定式支撑组块，结构受力性能均较差，总布置方案优化的空间也极其有限。因此，亟需提出一种合理、有效的海上换流站结构型式，保障其在实际工程应用中的可靠性与经济性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：

1）对海上换流站在建造场地内进行一体化建造、安装，省去LMU、DSU等对接缓冲装置与工序，避免采用浮托法及其相关船机设备。

2）避免结构对场地土壤、岩层条件的限制，扩大可开发的应用范围。

3）降低海上换流站结构的重心高度，减小平面尺寸，提高结构在海洋环境动力工况下的承载性能。

4）区别于常规半潜式海洋平台，通过特殊的结构布置（压载）和锚泊系统设计，有针对性地缓冲海上换流站的横摇、纵摇与垂荡运动，有效控制各个电气设备的倾斜变形与基础位置的惯性加速度输入，使之不影响正常使用性能。

本实用新型所采用的技术方案是：