组装离岸电解器阵列的方法与流程

背景技术：

1、离岸风力涡轮机可用于直接向一个或多个电解模块提供电功率，以便生产“绿色”氢。大容量风力涡轮机可为多个电解模块的阵列供能。电解模块可被布置在风力涡轮机塔架和例如单桩的离岸支撑结构之间的过渡处的平台上。这样的平台一般高于海平面一定距离，使得需要在安装过程期间将电解模块吊装就位。由于电解模块的重量，这需要专门的提升设备。例如，设置在标准运输集装箱尺寸的集装箱中的电解模块可能具有大约数吨的重量，并且可能需要大型起重机将其从安装船提升到平台的高度。大型离岸风力制氢工厂可能包括若干个此类模块。因此，安装的成本非常高，因为每个提升过程可能需要几个小时，并且只能在稳定的天气条件下进行。

2、因此，本发明的一个目的在于提供一种安装离岸电解阵列的改进方法。

3、该目的通过所要求保护的组装离岸电解器阵列的方法、所要求保护的阵列组装工具套件以及所要求保护的离岸风力涡轮机来实现。

技术实现思路

1、根据本发明，组装离岸电解器阵列的方法包括以下步骤：构造支撑框架，以接收电解器阵列的多个单元；将单元安装到支撑框架上，以获得预组装阵列；将预组装阵列运输至离岸目的地；以及将预组装阵列提升到离岸目的地处的平台上。

2、离岸电解器阵列可被假定为包括多个单元，例如四个或更多个单元，并且本发明的方法也可被称为安装离岸电解器阵列的多个单元的方法。术语“预组装阵列”和“预组装电解器”可互换使用。本发明的方法的一个优点在于，其可大大降低安装离岸电解器阵列的成本。代替需要将每个电解器阵列单元提升到平台上就位，整个组件被预先准备好并在单次提升操纵中提升。在危险安装过程期间，对平台水平处的人工干预的需要可减少或甚至完全消除。

3、根据本发明，阵列组装工具套件包括支撑框架，其适于接收电解器阵列的多个单元。本发明的阵列组装工具套件还可包括多个单元引导件，其中，单元引导件成形为接收悬挂的电解器阵列单元，并且将该电解器阵列单元引导至其在支撑框架上的位置，即引导至其在支撑框架内的预期占用空间(footprint)。替代地或附加地，本发明的阵列组装工具套件还可包括多个框架引导件，其中，框架引导件成形为接收悬挂的支撑框架，并将该支撑框架引导至其在电解器阵列的安装场所处的位置，即引导至其在安装场所处的预期占用空间。

4、本发明的阵列组装工具套件的一个优点在于，其提供了一种由若干电解器阵列单元快速组装电解器阵列的手段，使得所得到的预组装件可被运输到安装场所。单元引导件确保了容易地将电解器阵列单元定位到支撑框架上，而框架引导件确保了容易地将预组装件定位到安装场所处的水平表面上。

5、根据本发明，离岸风力涡轮机包括：安装在诸如单桩或其他合适的支撑结构的离岸支撑结构上的塔架；处于塔架与支撑结构的接合处的平台；以及使用本发明的方法安装的电解器单元的预组装阵列。预组装阵列的支撑框架被固定到离岸风力涡轮机的平台。该平台适于包括用于一组框架引导件的安装接口，使得框架引导件可被固定到该平台，以限定电解器单元的预组装阵列的期望占用空间。

6、由风力发电厂产生的电功率用于驱动位于离岸风力涡轮机塔架的基部处的电解器阵列。以这种方式，完全集成的离岸风制氢工厂能够生产“绿色”氢。本发明特别适合于具有多兆瓦容量的离岸风力涡轮机，因为水的电解是电力密集型的。

7、本发明的离岸风力涡轮机的一个优点在于，其平台能够以电解器阵列的快速安装为目的来准备。代替需要将每个电解器单元单独地提升至平台，整个电解器阵列能够在单次操纵中提升就位，并下降到预安装在平台上的框架引导件上。例如，适于此过程的起重机可能是用于将发电机吊升到塔架的高度的起重机类型。风力涡轮机安装船通常配备有这种起重机。在安装完成时，电解器阵列借助于框架引导件牢固地紧固到平台，并且可承受暴风雨条件下来自风和浪的强大的力。

8、本发明的特别有利的实施例和特征通过从属权利要求给出，如在以下描述中揭示的。视情况可结合不同权利要求类别的特征，以给出本文未描述的另外的实施例。

9、在下文中，在不以任何方式限制本发明的情况下，可假定电解阵列的每个单元包括一个或多个pem模块，即执行聚合物电解质膜电解的模块。

10、电解器阵列的单元优选地在预组装场所处(例如，在岸上设施中)被安装到支撑框架上。例如，这可以是在工厂环境中。可替代地，支撑框架可被布置在安装船的甲板上，并且完成的各个电解器单元可被直接下降到支撑框架上就位。在这种情况下，预组装场所是安装船的甲板。这种方法可减少组装阵列以准备运输到离岸安装场所所需的总时间。

11、在本发明的一个优选实施例中，电解器阵列的单元包括布置在集装箱中的一个或多个电解器模块。例如，单个集装箱可以是完整的电解模块，其包括脱盐和水管理模块、用于制氢的电解器、升压变压器；汇流条和开关装置等。优选地，用于收容电解器部件的集装箱是标准运输集装箱，例如iso标准国际运输集装箱。

12、在本发明的一个优选实施例中，风力涡轮机平台上的安装引导件包括至少两个框架引导件，优选为四个。在本发明的一个优选实施例中，每个框架引导件成形为接收支撑框架的角部，并且安装引导件可包括用于支撑框架的每个角部的框架引导件。替代地或附加地，每个框架引导件成形为接收支撑框架的一侧，并且安装引导件可包括用于支撑框架的每一侧的框架引导件。在本发明的一个特别优选的实施例中，框架引导件被构造为具有向下和向内倾斜的至少一个表面的坚固块体，并且被布置成使得当从上方观察时，倾斜表面的下边缘看起来位于支撑框架的预期占用空间的对应部段上。在下降过程期间，预组装件与预期占用空间的任何未对准由框架引导件校正，因为它们的倾斜表面将把支撑框架“轻推”向其预期占用空间上的其正确位置。

13、随着预组装件下降就位，框架引导件“捕获”支撑框架并将其轻推向其正确位置。因此，一旦预组装件与平台接触，它就已经完美地对准在其预期位置，使得无需对其位置进一步调整，并且起重机可立即从预组装件分离。然后不再需要安装船。

14、如上所述，平台被预先制备成包括安装接口，利用该安装接口，一组框架引导件可被固定到平台，以便限定预组装阵列的期望占用空间。例如，扭锁元件可被设置到平台中，与其上表面齐平，以与框架引导件的对应扭锁元件接合。

15、优选地，离岸风力涡轮机的平台还配备有框架锁定装置，该框架锁定装置适于与支撑框架的对应特征接合。在本发明的一个特别优选的实施例中，这样的框架锁定装置被实现为自动地与支撑框架接合。例如，预组装件的重量可激活锁定机构。可替代地，锁定机构可由技术人员在安全位置处操作的远程控制模块致动。预组装件的精确对准(使用框架引导件)确保了锁定机构在受到下降到平台水平的未对准的预组装件撞击时将不会被损伤或意外致动。

16、如上所述，支撑框架包括多个安装接口，其用于将电解器阵列的单元固定到支撑框架。每个电解器阵列单元，即每个集装箱，可能非常重，并且因此，可能在提升过程期间对人员构成危险，例如在模块替换过程期间的阵列预组装阶段ir中。因此，在本发明的一个特别优选的实施例中，单元引导件被构造为具有向下和向内倾斜的至少一个表面的坚固块体，并且被布置成使得当从上方观察时，倾斜表面的下边缘看起来位于电解器阵列单元的预期占用空间的对应部段上。在下降过程期间，电解器阵列单元与其在支撑框架上的预期占用空间的任何未对准由单元引导件校正，因为它们的倾斜表面将把电解器阵列单元“轻推”向其预期占用空间上的其正确位置。例如，四个单元引导件可在集装箱的预期占用空间的四个角部处临时固定到支撑框架，并且每个单元引导件成形为接收电解器阵列单元的角部，并将其引导至其在支撑框架上的预期位置。例如，四个单元引导件可成形为“捕获”正在下降到支撑框架上就位的集装箱的角部，并且将所述角部引导或轻推向正确位置。

17、在本发明的另一优选实施例中，安装接口包括适于与电解器阵列单元接合的锁定装置。例如，单元锁定装置可被实现为自动地与电解器阵列单元接合。锁定机构可按照如下方式构造，即使得集装箱的重量激活锁定机构。可替代地，锁定装置可包括可远程激活的机构。在本发明的另一优选实施例中，锁定装置可包括扭锁，其布置成与电解器阵列单元的集装箱的角部铸件接合。例如，支撑框架和集装箱可包括标准化旋转连接器系统的互补元件，例如扭锁。

18、支撑框架可包括合适的提升接口，以便于在离岸电解器阵列的组装期间连接到起重机或其他提升装置。

19、所述支撑框架可具有任何形状。然而，由于并排布置电解器阵列的单元是简单的，因此可假定支撑框架主要具有矩形形状。支撑框架的尺寸将取决于其将承载的单元的最大数量，例如用于四个电解器单元的支撑框架可略微大于四个这样的电解器单元的阵列。