專利名稱：浮動發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
背景技術(shù)：
儲存大量天然氣具有產(chǎn)生爆炸或者巨大火災的危險。將液化氣(通過冷卻使其液化或者水合)用油船(每個油船裝有10000噸以上的氣體)從采出大量天然氣的遠方含烴油田運輸大量的天然氣正得到有效應用。這種氣體(主要是每個分子中具有三個或者四個碳原子的氣體)通過位于近海含烴儲層上方的采油和處理船可以液化，而后加熱，按預定目的將其再氣化。為了冷卻液化和加熱再氣化，要使用大量的電力。如果用于處理氣體和發(fā)電的這種系統(tǒng)能夠迅速得到，則是理想的。如果保護絕大多數(shù)人員免受爆炸或者巨大氣體火災的危害，那同樣是理想的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，本申請人提供一種使電力流到用電設(shè)備例如液化天然氣的處理設(shè)備的海上系統(tǒng)，這樣可以將其用油船送到遠方地點，或者將從油船中接受的液化天然氣再氣化。該系統(tǒng)包括海上處理船，該處理船處理氣體并且將液化氣輸送到油船或者從油船中輸出，該系統(tǒng)還包括單獨的發(fā)電船，該發(fā)電船裝有發(fā)電機組。使用兩個船使能采用較小的船，這樣使能更快地獲得該船。發(fā)電船遠離處理船(至少離開0.2km)，以保護船上的人員免受處理船或者油船或者發(fā)電船上爆炸或者火災的危害。
電力還可以從發(fā)電船輸送到岸上的配電設(shè)備。在這種情況下，發(fā)電船離海岸要有足夠的距離，以避免海岸受到發(fā)電船或者處理船上任何氣體火災或者爆炸的損害，但是要近到足以能使電力通過海底電力電纜有效地從船傳送到岸上的配電設(shè)備中。該距離優(yōu)選地足以使這些船不會從岸上清楚地看見。
在附加的權(quán)利要求中具體地示出本發(fā)明的新穎特征。當結(jié)合附圖閱讀時，通過下面的描述將更好地理解本發(fā)明。


圖1是用天然氣發(fā)電的系統(tǒng)的立體圖，其中，從液化天然氣中獲得的氣體用油船送到附近處，該油船用虛線表示。
圖2是本發(fā)明另一實施例的系統(tǒng)的側(cè)視立面圖，其中，該系統(tǒng)包括處理船和單獨并隔開的發(fā)電船，所述處理船從儲層中采出氣體并將其液化，以便油船輸送，所述單獨和隔開的發(fā)電船為處理船發(fā)電。
圖3是本發(fā)明另一實施例的系統(tǒng)的側(cè)視立面圖，該系統(tǒng)包括處理船和發(fā)電船，所述處理船用于卸載、再氣化和加壓從油船接受的液態(tài)氣體，而所述發(fā)電船用于發(fā)電，供處理船使用并輸送到岸上的用電設(shè)備。
具體實施例方式
圖1示出用天然氣作燃料生產(chǎn)大量電力(至少30兆瓦)的系統(tǒng)10，該系統(tǒng)包括位于近海(通常離海岸14小于大約200公里)的浮動結(jié)構(gòu)或者船12。該船，例如駁船具有船體16，該船體在其艏端22支撐一轉(zhuǎn)塔20。利用系留系統(tǒng)，例如鏈線32將該轉(zhuǎn)塔系住，這些鏈線沿其方向延伸到海底。立管34從轉(zhuǎn)塔上的旋軸36延伸到海底平臺40上。轉(zhuǎn)塔使船能隨著風和波浪的變化而成為風向標，即面對不同的方向，而鏈線使船能從海底平臺上的位置44漂流，但只漂流有限的距離。也可以使用其它系留系統(tǒng)，其中包括擴展系留。
船載有發(fā)電機組42，該機組42用氣體作燃料發(fā)電。優(yōu)選的機組是渦輪發(fā)電機組，其中，利用天然氣給渦輪提供動力，而渦輪使發(fā)電機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。與其發(fā)電相比，這種渦輪發(fā)電機組的重量較輕，而且氣體的使用使產(chǎn)生的污染氣體最小。該系統(tǒng)包括電力電纜50，該電力電纜50從船延伸并具有主要部分56，其沿著海底延伸到岸上設(shè)備52。該設(shè)備將電力分配到各用戶，例如住宅、工廠和辦公建筑物。所示出的船還載有第二發(fā)電機組54。
在圖1的系統(tǒng)中，從油船56中得到是燃料的天然氣，該油船56從遠方的儲層中收集天然氣，將該天然氣液化(通過冷卻到0℃以下，而通常冷卻到-40℃以下以便有效地運輸)，再將該氣體卸到船12中。該船具有加熱氣體使其液化的再氣化裝置60，和泵送氣體的加壓裝置62。盡管通常在船上設(shè)有容器以儲存氣體，但是在氣體液化之前或者其后，大多數(shù)氣體優(yōu)選地儲存在地下洞穴64，例如海底洞穴中，該海底洞穴已由鹽類沉積形成。裝氣體的油船例如以一星期一次的周期來到船旁，并且只停留一天或者兩天卸載，因此在該星期的其余時期內(nèi)氣體必須要儲存。該船具有油船的系留設(shè)備，例如絞盤66，以便固定到線上，將油船系留在船12的旁邊，或者將油船系住，同時使其位于船的后面。在兩種情況下，如果船成為風向標，那么船12和油船56一起成為風向標。所述船還具有在油船與船之間輸送液化氣的輸送設(shè)備68。
被系留在近海并載有發(fā)電機組的船以可接受的方式適合大量電力的需要。與氣體相比，原油的輸送更加容易，并且具有更多的用途，因此，用油船輸送原油昂貴。用油船從遠處輸送的天然氣難以卸在靠近開發(fā)區(qū)的海岸上，因為人們擔心，在海岸的大型卸載設(shè)備中，大量的天然氣可能會發(fā)生火災或者爆炸。如果卸載設(shè)備可以置于遠離海岸，其距離至少大約1公里，且通常更遠，這樣防止人員和財產(chǎn)免受任何火災或者爆炸的危害，因此，更加可以接受天然氣的使用。船可以設(shè)在離海岸至少三公里的地方，這樣它可能難以從海岸看見，并且優(yōu)選地離海岸不超過200km，以將電力電纜的費用和電力損失最小化。用設(shè)在遠海船上的、用氣體作燃料的發(fā)電機發(fā)電的另一個優(yōu)點是，當不再在遠處使用時，該船可以根據(jù)推測開采或者加以利用。船上已裝有重型發(fā)電機組和其它大型設(shè)備的這種船可以快速航行，并且以低成本到達靠近需要大量電力的所需近海位置。此外，有時通過使用現(xiàn)有的船體、尤其是使用生產(chǎn)或者輸送烴并將其改裝的船體可以獲得該船。
第一發(fā)電機組42提供大量電力，例如30到500兆瓦。第二發(fā)電機組54通常小些，當可以得到足夠多的氣體并需要額外的電力時，則可以投入生產(chǎn)更多的電力，并且可以拆除再運送到另一船上。
圖2示出系統(tǒng)100，在該系統(tǒng)中，利用采油和處理船112上的設(shè)備，從當?shù)氐暮瑹N儲層或者油井102中開采液化氣。該加工，即處理船冷卻天然氣(到-40℃或者更低)使其液化，并且定期地(例如每七天中的一天或者兩天)將天然氣裝到油船106中。本申請人采用了兩個船110、112。發(fā)電或者發(fā)電機船110載有發(fā)電機組114和可能附加的、但較小的機組116，并且連接到電力線120上，該電力線120在海中延伸到處理船112上。除了用于系留油船106的系留設(shè)備外，處理船112載有氣體液化裝置122和用于儲存氣體(呈冷液態(tài))的容器。液化氣被卸到油船上，該油船再將其運送到遠方的用氣地點，例如圖1所示的系統(tǒng)中。優(yōu)選的是，處理船112可以儲存至少10000噸的液化氣，以儲存油船102所用至少一個負荷的液化天然氣(LNG)。液化氣不能儲存在洞穴中。在圖2中，發(fā)電機船110利用轉(zhuǎn)塔130和鏈線132系住，并用轉(zhuǎn)塔130A和線132A以類似方式系住處理船112，而卸油船位于處理船的旁邊并且緊緊地與其系住。船艏的靜態(tài)位置(其位置在靜海中)是船的位置。由于兩個船在同一力的作用下漂流，它們的艏之間的距離通常差不多恒定。
在圖2的系統(tǒng)中，來自位于海底133下方的油井或者儲層102的氣體通過導管或者海底管道134、136(這些管道至少部分鋪設(shè)在海底上或者海底中)輸送到兩個船上。來自用氣體作燃料的發(fā)電機船110的電力通過部分沿海底延伸的電纜120供給到用電的液化駁船112，即處理船上。需要這種電力液化來自油井102中的氣體。額外的電力可以供給海岸或者近海的其它設(shè)備使用。
圖2布置的優(yōu)點在于，采用兩個較小的船110和112，而不是一個大型的船。在造船廠中發(fā)現(xiàn)開槽以建造大型的船比建造小型的船所花費的時間要長。此外，凡是從圖2所示當?shù)赜吞镏锌梢缘玫綒怏w(并且不會被液化和輸送到其它地方)的地方，或者通過從油船中卸載可以得到氣體的地方，該船110便有利于發(fā)電。
兩個船110、112最好相隔較遠，例如隔開至少0.2公里和優(yōu)選為至少0.5公里。如果在另一船112上發(fā)生爆炸或者巨大火災，這樣為一個船上的人員提供了安全。當然，最大的爆炸或者火災可能會發(fā)生在處理船112上。因此，本申請人寧愿采用兩個(或者更多個)單獨的船。一個船，例如112用來處理氣體，以便將其液化或者氣化。用于處理氣體的這種船在海平面上和在它的附近(在船112和/或鄰近的油船106中)裝有大量(例如10000噸以上)的烴，從而導致發(fā)生爆炸或者巨大火災的危險。另一船110用來發(fā)電且用氣體作燃料，但是可裝基本量的氣體(例如200噸以上)。兩個或者多個船有助于將最多數(shù)量的人員與另一船上的設(shè)備相隔開，并且使每個船能設(shè)置在較少延遲的位置上，因為這種船可以在中型造船廠建造或者通過改裝現(xiàn)有的船建造。
圖3示出系統(tǒng)140，其中，用油船142將液化氣(例如-40℃或者更低的液化氣)引到處理船144中。船144上的處理設(shè)備146將液化氣體再氣化(加熱)到大約0℃以上(避免結(jié)冰)再泵送。即使采用海水提供熱量，但是在加熱和泵送過程中仍要用大量的電力。一些氣體通過導管或者海底管道150輸送到發(fā)電船152中，該發(fā)電船152具有發(fā)電的機組153。大量的電力(至少1MW)通過發(fā)電船沿著電力電纜部分154、156輸送到處理船上，以保證該船的電力需求。
如果需要將大量的電力輸送到另一用電設(shè)備，例如岸上的用電設(shè)備，則發(fā)電船要裝載大型發(fā)電機組，并通過大型海底電纜162輸送大量電力(例如30MW到500MW)。如果需要將大量天然氣輸送到岸上設(shè)備，則通過海底管線164輸送大量天然氣。
因此，本發(fā)明提供一種使用氣體生產(chǎn)大量電力的船。電力被輸送到一個或者多個海上用電設(shè)備，例如液化氣體或者氣化液化的氣體的海上氣體處理設(shè)備(船或者平臺)和/或岸上配電設(shè)備。有時裝有10000噸以上氣體的海上氣體處理設(shè)備與單獨的發(fā)電船和可能有人的任何岸上場所相分開(例如0.2公里以上，并優(yōu)選為至少一公里)。采用載有發(fā)電機組和用氣體作燃料的其它設(shè)備的船有利于快速配置發(fā)電設(shè)備，并且在其它位置上再次使用。本發(fā)明對安全地將大量電力提供到遠方和快速發(fā)展的區(qū)域(例如非洲的一些國家)特別有用，除了配電網(wǎng)之外不需要大量的岸上基礎(chǔ)設(shè)施。
盡管本文已描述和示出了本發(fā)明的特殊實施例，但是應該認識到，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以容易地進行改進和變更，因此，其意圖是權(quán)利要求被解釋為包含這些改進和等效替換。
權(quán)利要求
1.一種安全地使用天然氣為一個或者多個用電設(shè)備(52、112、144)發(fā)電的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括浮動海上結(jié)構(gòu)(12、110、152)，其以離所述用電設(shè)備0.2公里到200公里的距離位于海中；所述浮動結(jié)構(gòu)具有發(fā)電機組(42、114、153)，所述發(fā)電機組使用氣態(tài)烴作燃料并進行發(fā)電；電力線(50、120、154)，其從所述浮動結(jié)構(gòu)和水下延伸到所述用電設(shè)備，以在設(shè)置容易安裝的設(shè)備進行發(fā)電的同時使在浮動結(jié)構(gòu)上的人員和財產(chǎn)脫離災難。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述用電設(shè)備設(shè)置在岸上，并且所述浮動海上結(jié)構(gòu)包括輸送設(shè)備(68)，所述輸送設(shè)備(68)被構(gòu)造成在浮動結(jié)構(gòu)與裝有10000噸以上天然氣的油船(56、106、142)之間輸送天然氣；所述浮動結(jié)構(gòu)位于距海岸(14)至少1公里之處。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括被系留以位于海中的第一位置的氣體處理船(112、144)、位于所述處理船體上的烴處理設(shè)備(122、146)以及在所述第一船體與油船之間輸送天然氣的輸送設(shè)備(68)；所述浮動海上結(jié)構(gòu)包括發(fā)電機船(110、152)，其包括進行發(fā)電的發(fā)電機組(114、153)；所述處理船包括所述用電設(shè)備；并且包括氣體導管(136、150)，其在鄰近所述氣體處理船的位置與所述發(fā)電機船之間延伸，并且把氣體輸送到所述發(fā)電機船中。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括儲存天然氣的地下洞穴(102)；并且包括至少一個導管(134)，其在所述浮動結(jié)構(gòu)與所述洞穴之間延伸。
5.一種安全地使用天然氣為用電設(shè)備發(fā)電的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括被系留在海底的第一位置上的海上氣體處理船(112、144)、位于所述處理船上的烴氣處理設(shè)備(122、146)以及被構(gòu)造成在處理船與載有至少10000噸液化氣的油船(56、106、142)之間輸送液化烴氣的輸送設(shè)備(68)；被系留在海底的第二位置上的發(fā)電機船(110，152)、位于所述發(fā)電機船上用天然氣作燃料進行發(fā)電的發(fā)電機組(114、153)；電纜(120、154)，其將電力從所述發(fā)電機組輸送到所述氣體處理船上的所述氣體處理設(shè)備中；所述發(fā)電機船位于距所述處理船至少0.2公里之處，以保證人員安全。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述烴處理設(shè)備包括再氣化設(shè)備，其加熱液化烴氣，而所述輸送設(shè)備被構(gòu)造成從油船中將液化烴氣輸送到所述處理設(shè)備中；并且包括，氣體導管(136、150)，其從所述氣體處理船延伸到所述發(fā)電機船中，以對其供給用作燃料的氣體。
7.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述烴處理設(shè)備包括氣體液化設(shè)備(122)，其將烴氣冷卻到成為液體的溫度，并且所述處理船連接到開采氣態(tài)烴的海底油井(102)上；并且包括導管(136)，其將從所述油井開采的氣態(tài)烴輸送到所述發(fā)電機船中，以對其供給所述天然氣。
8.一種用氣態(tài)烴作燃料向一個或者更多個用電設(shè)備提供電力的方法，該方法包括將第一浮動結(jié)構(gòu)(12、110、152)錨定到海底上，該浮動結(jié)構(gòu)位于海中，并且載有用氣體作燃料的發(fā)電機組(42、114、153)；將氣態(tài)烴供給到所述第一浮動結(jié)構(gòu)并且運轉(zhuǎn)所述發(fā)電機組，以將所述氣態(tài)烴用作燃料進行發(fā)電；設(shè)立在所述第一浮動結(jié)構(gòu)與所述用電設(shè)備中的第一個之間延伸的水下輸電電力線(50、120、154)，將電力從所述浮動結(jié)構(gòu)沿著所述電力線傳送到所述第一用電設(shè)備中。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，該方法包括將第二浮動結(jié)構(gòu)(112、144)錨定到所述海底上，該浮動結(jié)構(gòu)載有處理液化氣的處理設(shè)備，并且載有在第二浮動結(jié)構(gòu)與油船之間輸送液化氣的輸送設(shè)備；在鄰近所述第二浮動結(jié)構(gòu)的位置上系留油船(106、142)，該油船載有10000噸以上的、溫度低于-40℃的冷態(tài)烴，并在所述油船與所述第二浮動結(jié)構(gòu)之間輸送冷液化氣，并且從所述第一浮動結(jié)構(gòu)將電力供給到所述第二浮動結(jié)構(gòu)，從而便于獲得所述第一和第二結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，錨定所述第一和第二浮動結(jié)構(gòu)的所述步驟包括將它們錨定在相隔至少0.2公里之處，從而保護所述第一浮動結(jié)構(gòu)上的至少人員。
11.一種用氣態(tài)烴作燃料以向岸上配電設(shè)備(52)提供電力的方法，該岸上配電設(shè)備(52)以使用電用戶脫離在處理這種氣態(tài)烴時產(chǎn)生的任何危險的方式將電力輸送到所述用戶，例如工廠、辦公室和住宅中，該方法包括將第一浮動結(jié)構(gòu)(12、110、152)錨定到海底上，該浮動結(jié)構(gòu)位于海中并且載有用氣體作燃料的發(fā)電機組(42、114、153)；設(shè)立在所述第一浮動結(jié)構(gòu)與所述岸上配電設(shè)備之間延伸的水下輸電電力線(50、162)；將所述氣態(tài)烴供給到所述第一浮動結(jié)構(gòu)中；使所述氣態(tài)烴流到所述發(fā)電機組中進行發(fā)電；并將所述產(chǎn)生的電力沿著所述電力線傳送到所述岸上配電設(shè)備中。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，將所述氣態(tài)烴供給到所述第一浮動結(jié)構(gòu)中的所述方法包括將載有冷態(tài)液化烴的油船(106、142)系留在第二浮動結(jié)構(gòu)(112、144)附近，在油船與第二浮動結(jié)構(gòu)之間輸送所述液化烴，并且從海底導管(136、150)將氣體供給到所述發(fā)電機組中，該海底導管從所述第二浮動結(jié)構(gòu)延伸到所述第一浮動結(jié)構(gòu)；并且通過在海中延伸的電力電纜(120、154)將電力從所述第一浮動結(jié)構(gòu)輸送到所述第二浮動結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種使用天然氣為用電設(shè)備安全地提供大量電力(至少30兆瓦)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括浮動發(fā)電船(110)，其位于海面上并且載有一個或者多個渦輪發(fā)電機組(114、116)，該發(fā)電機組用天然氣作燃料并且它的輸出電力通過電力線(120)輸送，該電力線至少部分地在海中延伸到用電設(shè)備上。一個用電設(shè)備是處理船(112)，其處理天然氣，并且具有輸送設(shè)備(68)，該輸送設(shè)備將液化氣輸送到油船(106)或者從其中輸出，該油船裝有10000噸以上的液化氣。一些氣體從處理船通過海中的導管(136)輸送到發(fā)電船中，以提供燃料。另一個用電設(shè)備是岸上設(shè)備(52)。發(fā)電船與處理船(110、112)遠遠分開(例如至少0.2公里)，以在氣體發(fā)生爆炸或者失火時保護人員。單獨的發(fā)電船和處理船使能迅速地得到這樣的船，這種船對在新開發(fā)的地區(qū)快速供應大量電力特別有用。
文檔編號H05K7/14GK1930932SQ200580007057
公開日2007年3月14日 申請日期2005年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月4日
發(fā)明者L·波爾德瓦特, B·萬卡恩, H·威爾, L·D·羅森 申請人:單浮筒系泊公司