CN100507264C - 风力发电场 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种风力发电场，尤其涉及一种近海风力发电场，其包括至少两台风力涡轮机。为了提供一个风力发电场，使其内部各单独风力涡轮机之间运输可以更安全并更少地依赖天气实现，在风力发电场中至少两台风力涡轮机(12)之间设置至少一缆索连接装置(10)，且所述缆索连接装置(10)上设有一个悬舱(14)。
Description
技术领域
本发明涉及一种包括至少两台风力涡轮机的风力发电场，尤其涉及一种近海风力发电场。
背景技术
风力发电场中的风力涡轮机彼此间隔一定距离，在该距离上即便风向改变也可以安全地避免叶片之间的相撞，并且可使一台风力涡轮机对另一台风力涡轮机的气流状况的影响尽量小。风力涡轮机之间的距离取决于风力涡轮机转子扫过圆周的半径，目前技术的发展状况使得转子直径可超过100米，且由于新型风力涡轮机尺寸进一步增大，风力涡轮机之间的距离也将会进一步增大。
根据其位置和尺寸，每台风力涡轮机需要维护并排除任何可能出现的故障。要做到这些，需要将人员及物资运送到风力涡轮机。
将人员及物资运送到陆上基地的风力发电场的各个风力涡轮机相对较为容易，然而，对于近海风力发电场的情况，则需要付出更多的努力和花费。将人员及工具、备用零件等物资运送到单一的一个地点而不必调入风力发电场上的每个单独的风力涡轮机处，可以简化该过程。
这时就会出现分配卸下的物资、或在一个风力发电场特别是在一个近海风力发电场内的风力涡轮机之间运送物资和/或人员的问题。
基于一个风力发电场有一个中央装卸位置供所有的物资和人员抵达和出发的前提，这样，后者必须在风力发电场内各个单独的风力涡轮机之间运送。
近海风力发电场特点之一是天气状况一般要比陆上恶劣。风畅通无阻并可快速达到很高的速度。
另外，始终都必须考虑高度或大或小的波浪。因此，在很多情况下，将物资和人员运送到单独的风力涡轮机不仅麻烦，而且甚至可能有相当程度的风险，实际上，风大时几乎不可能运送物资和人员。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种风力发电场，在其中可靠地维修单独的风力涡轮机，而且即使恶劣天气状况持续几天也仍然可以在其中进行这样的维修。
为此，本发明提供一种近海风力发电场，包括至少一个位于风力发电场内的海上平台，所述平台适于为操作风力发电场的人员提供生活居住空间，所述平台和风力发电场的至少一台风力涡轮机之间设置有一缆索连接装置，其中设有一个悬挂在所述缆索连接装置上的吊舱。
本发明的风力发电场不仅包括多台风力涡轮机，而且还包括一单独的海上平台，负责维护风力发电场的人员可以在居住和工作该平台上。这样的海上平台可以这样一种方式配备，即停留在那里的人员可持续几个星期留在那里并同时可照顾自己。因此，这就需要在海上平台上配备适当的“群居”设施，即，睡觉场所、杂货间、厨房、娱乐室等。
在风力较大时，如果操作人员为了执行维护和维修不得不过到这台涡轮机或那台涡轮机上，优选地，可以从平台上通过运转的空中索道连接装置到达所述风力涡轮机。这不需要任何使用船或飞机的运输，而能通过空中索道连接装置进行维护并运送维修物资。
在本发明另一个实施方式中，平台上还可以配设有电解设备，这样使用风力涡轮机产生的电可以将水分解为它的组成成分氢和氧。这种方式产生的氢还有氧，优选地存储于适当的储气罐(在平台上)中，然后可以通过船或者管道传送到陆地。
在特定环境下，如果设置了车辆用燃料电池驱动装置，这种氢和氧的生产尤其有意义，因为这种情况下将会需要大量氢，其可以利用本发明在外海产生，而不会对陆地设施比如建筑、居民区等产生任何形式的危害。
如果需要，可以这样一种方式提供多个而不只是一个平台，即除了一个居住用平台之外，还有一个“氢生产平台”。当该生产平台发生事故时，人员仍然有机会退回到居住用平台的安全地带。
这种情况下，各单独的平台当然应该通过一适当的空中索道连接装置彼此连接。
空中索道连接装置通常装有一发动机驱动装置。出于安全原因，如果出现电源故障时空中索道仍然可进行运输则更具优势。可提供适当的可人力操作的的设施作为人工动装置。
在空中索道或缆索连接装置中，缆索优选地横跨在这样一个高度，即在此高度，缆索既不会撞击风力涡轮机的转子直径，也不接触浪尖，并且即使浪高时船只也不会与该缆索连接装置相撞。
每台风力涡轮机上及每个平台上可以设置一个用于缆索连接装置的偏转元件，这样，缆索连接装置以一种环形缆索回路形式跨设在偏转元件之间，吊舱固定连接于缆索连接装置。以这种方式，通过移动缆索连接装置可以按期望的方向驱动吊舱，而且该结构非常简单。
当两台风力涡轮机彼此连接时，缆索连接装置围绕每台风力涡轮机的偏转元件行进，并返回至另一台风力涡轮机。
当缆索连接装置连接至少三台风力涡轮机时，中间风力涡轮机上的偏转元件作为支撑，缆索连接被向前引导向相应外侧的风力涡轮机。
可以通过一台发动机，优选是一台电动机移动缆索连接装置。因为电能产生于风力发电场并因而容易获得，这样就不需要运输其他的载能体，如燃料，这是尤其有利的。还可以使用一种简单的方式对电动机进行控制。
缆索连接包括一主缆索和一牵引缆索。虽然吊舱安装于主缆索，它也能够相对于所述主缆索行进。牵引缆索连设于吊舱。当将牵引缆索向期望的行进方向牵引时，吊舱延主缆索在期望的方向上运动。牵引缆索上的牵引力可由发动机提供。使用电能作为驱动源更好。
优选的，偏转元件包括两个可独立转动的偏转滑轮，借此在一辊上引导主缆索，在另一辊上引导牵引缆索。牵引缆索可以配置为一循环的环形缆索回路，而主缆索只延吊舱的行进轨迹一次。由于是环形牵引缆索，足以使牵引缆索实现可逆驱动，从而沿期望方向驱动吊舱，且牵引缆索不需要在两端头处设置任何绕线装置。
在本发明一个特别优选的实施方式中，吊舱在其自身动力作用下沿主缆索移动。一发动机驱动装置，优选的一电动机驱动装置，可用于实现此目的，从而可以通过吊舱中的一个能量储存装置，如蓄电池，储存用于驱动发动机的能量。
一个手动驱动装置可以作为发动机驱动装置的替换形式，或作为一个辅助的紧急驱动装置这样即使在发动机出现故障或能量储备不足的情况下，也可以通过紧急操作移动吊舱。
在本发明一个特别优选的实施方式中，当吊舱被电驱动时，驱动动力通过缆索连接装置、主缆索、牵引缆索和/或一单独的导线提供。通过这种方式，可通过遥控装置将控制信号传送到吊舱和/或一个塔架，例如控制驱动用发动机或绞车等。
在本发明一个优选的实施方式中，例如，远程信息数据通过电连接传输到一个中央设施或多个个风力涡轮机。进一步地，也可通过缆索连接装置处理风力发电场中所有风力涡轮机相互之间以及与吊舱的通信，其中风力涡轮机之间设有吊舱。
在本发明另一个可选实施方式中，这些通信，也就是说例如，风力发电场中的各个风力涡轮机之间和或与吊舱间的远程信息数据、控制信号等的传输至少部分通过无线传输实现。
缆索连接装置可以不同方式构建。基于链原理可以得到一个简单结构，其中的所有风力涡轮机通过缆索连接装置彼此连接，就如同“一条链中的珠子”。在这种结构中，缆索连接装置是一单一的连续缆索连接装置，其将以一预定的序列彼此连接至少部分风力涡轮机。
当然，风力涡轮机也可以成多排放置，例如三排，则缆索连接装置沿着风力涡轮机之间例如“S”形的路径，将风力涡轮机彼此连接。
另一个缆索系统变例为一星形排列的缆索连接装置，例如从一作为央装卸点的中央设施开始，这样可以最短路径到达所有其他的风力涡轮机。
另一个变例是一网状缆索系统，其不仅可以提供从中心的风力涡轮机到其他风力涡轮机的最短连接，而且可使所有风力涡轮机之间的路程相对较短。
为了保证吊舱在风力发电场的风力涡轮机之间移动时，缆索连接装置上的吊舱的水平位移较小，或为了将这样的位移限制在特定界限内，在一个优选的改进中，本发明的风力发电场具有一保持缆索，该缆索一以预定的竖直距离平行于缆索连接装置设置。该距离的大小以下述方式确定，即吊舱于缆索连接和保持缆索之间受引导。在这种安排下，缆索连接装置优选地位于吊舱之上且保持缆索位于吊舱之下。
在本发明一个特别优选的改进中，配置为一环形回路的缆索连接装置中的环形缆索回路的一部分(上部)可以运载吊舱，而环形缆索回路的另一部分(下部)实现所述保持缆索的功能。
在一个可选实施方式中，使用一个绕一竖直轴转动的飞轮质量稳定吊舱。所述飞轮质量由发动机驱动，用于作为一陀螺仪对抗吊舱的水平位移。
优选的，风力发电场中的每一个风力涡轮机在其塔架上都有一个可闭合的门。所述门通常处于吊舱能接触到风力涡轮机的高度。这样可在不需克服高度差的情况下，进行装载动作。
在另一个优选的改进中，风力涡轮机和吊舱有一个锁定装置，该锁定装置允许对吊舱的装载和卸载位置进行设定，这样就可以避免吊舱在所述位置时相对于风力涡轮机塔架的摇摆运动。该锁定装置可以优选地以如下方式构建，即锁定装置的一部分靠近风力涡轮机塔架上的门设置，另一部分位于吊舱上的一适当位置。一特别优选的实施方式如下，该实施方式中的锁定装置是一个两点锁定装置，以避免形成仅在一点进行锁定操作时产生的枢转点。
优选的，所述锁定装置可以电磁方式作用，并通过操作塔架内部和/或吊舱上的开关而接通、关断。这使得操作起来方便安全，没有因为如风的作用使吊舱摆动等可能与塔架相撞而受伤的风险。
在本发明一个优选的改进中，锁定装置可以遥控控制，而且更优选的，可从吊舱上对其遥控控制，从而可避免手动操作。以这种方式，进一步降低了操作锁定装置时的潜在受伤风险。
一个特别优选的实施方式如下，在该实施方式中，至少一台风力涡轮机的开口上安装一个基本上水平延伸的盖子，所述盖子有一个防护墙，该防护墙沿基本上竖直的方向延伸并与缆索连接装置平行保持一预定的距离。借助围成一预定角度的盖子和防护墙形成一防护顶，该防护顶可以在开口区域保护吊舱，同时也可以保护开口本身不受天气影响。一方面，塔架自身可以保护吊舱和开口，另一方面，通过防护顶可保护吊舱不受风的影响并且不会被推抵塔架。
如果防护顶足够长，即使风或风向横贯吊舱行进的方向，也可以避免吊舱的位移以及由此引发与塔架的可能碰撞。
优选的，第一防护墙的外端和塔架之间的水平间隔大于其与防护墙中央部分的水平间隔。这样，即使吊舱如在侧向风作用下产生朝向防护墙的水平位移，也能防止吊舱和防护墙之间的碰撞。
在本发明一个优选的改进中，可以将另外的防护墙在开口的两边平行等高于所述第一保护墙与塔架相连，所述另外的保护墙延设于塔架背风处，以使横贯吊舱行进方向的风不能将吊舱推抵外部的防护墙。塔架处防护墙之间的水平距离可以基本上等于吊舱的宽度，并朝防护墙横向端扩大，以使吊舱在防护墙之间入口处的水平位移不会使吊舱与任一防护墙碰撞。
优选地，可在其舱体较低部分的每个拐角处，即吊舱发生水平位移时与风力发电场中其他设施发生的碰撞中最先作用的点，设置弹性覆层。一方面，所述覆层消除可能出现的碰撞，以防止对吊舱及风力发电场中其他设施的损伤，另一方面，当出现事故时，其可以作为助浮件使用以保持吊舱的浮力。
与此同时，或代替吊舱上的弹性覆层，在防护墙上也可以涂布这样的覆层，尤其在入口区域、发生水平位移的吊舱首先与防护墙相碰的高度处。
一个特别优选的实施方式如下，在该实施方式中，在第二防护墙处设置一第一道板，所述道板具有一个环绕其的保持设施，比如栏杆。在本发明一个更优的改进中，所述道板遍布于所述防护墙的整个长度上，并以一种从开口可以到达的方式连设。
为执行如修理工作和/或维护和清洗工作，通过这种方法可以到达吊舱的外壁。如果设有第二个防护墙，道板可以通过所述防护墙设于一侧，这时不需要保持设施。
特别优选地，设置一与第一防护墙上的第一道板平行的第二道板。所述第二道板在不邻近第一防护墙的侧边也有保持装置。
另一个优选的实施方式，所述第一和第二道板的外端至少设有一个一个横向道板，其中所述横向道板跨过基本上平行所述第一、第二道板间的缝隙。
为确保不阻塞吊舱的入口和出口，横向道板在其一端可枢转地连接，并且绕其枢转轴向上枢转，以允许通向吊舱。在本发明一个有利的改进中，这样的可横向枢转的道板在所述第一、第二道板的两端连接，这样可从外部到达道板的所有侧边。
优选地，一个横向道板和另一个横向道板之间的间隔基本上等于吊舱的相应尺寸。在本发明一个特别优选的改进中，至少有一个横向道板可沿其枢转轴滑动，这样可以改变横向道板之间的距离并调整到相应的要求。
至少在一个风力涡轮机塔架上设置有一个提升装置，优选地设于防护顶下方，一方面，所述提升装置能操作沉重货物；另一方面可以操作吊舱和吊舱的部件，例如为了修理等。通过这样一种为适当负载设计的提升装置，可以提升整个吊舱，从而在道板上就可以到达吊舱下侧，进行修理、维护和清洁。
在本发明一个可选的实施方式中，为到达吊舱的外部，代替道板可设有适当安装的单件式工作平台或者是多件式工作平台。为此，工作平台有一个可从外面进入吊舱所有侧边的最小面积。
在本发明另一个可选的实施方式中，可以设置一个工作架或一个冠状安全平台，其中所述架和平台可以移动/或枢转，从而可到达吊舱的外侧。与工作平台类似，冠状安全平台所有边都由一保持装置环绕，以防止从人员工作区域上的平台或架子中无意跌落。
在本发明一个特别优选的实施方式中，门比吊舱的横截面大，且缆索系统延伸进入风力涡轮机塔架内部。这可以通过沿缆索连接装置的每个塔架上的至少一组点实现。以此种方式，吊舱可以行进穿过塔架中开启的门，从而可以不考虑天气条件进行装载和/或卸载。
一个关闭的吊舱可以保护人员和货物基本不受天气影响的方式进行运送。在本发明一个特别优选的改进中，吊舱如下配置：它有一个可闭合的出口，通过该出口可以到达导轨处，吊舱以该导轨悬挂于缆索连接装置并受其引导。
为避免吊舱从缆索上掉落时的损失，吊舱优选设计为可浮的，还可以安装信号发射装置，如信号枪、闪光信号等，以及浮力辅助装置如自动自充气救生圈。这些浮力辅助装置可增大吊舱的浮力，这样即使装有负载也可以保持浮在水面。在本发明一个优选的改进中，吊舱设有正位辅助装置，其至少可以让吊舱较难翻转，或者实际上防止吊舱翻转。
为了实现运转的监测，或者至少实现对吊舱系统的半自动控制，需设置一中心控制装置以及多个传感器和/或致动器。这些传感器和/或致动器可以通过一接口与中心控制装置连接。
通过连接其上的传感器，一方面，中心控制装置可以识别特定工作参数和工作状态，例如吊舱的位置、它的工作速度、水平位移、吊舱的重量、飞轮质量的转速、储能量、发动机工作数据、塔架上开口区域的状态(关，开...)等。当然，远程数据传输也可以由风力涡轮机的机械外壳中的传感器捕获并随后被处理。
通过设置的致动器，中心控制单元能够影响工作参数和工作状态。例如，这包括依靠吊舱相对于塔架的位置，控制吊舱和塔架之间的锁定装置，或控制防护顶下的照明设备，或依靠亮度控制航行灯(在风力发电场的塔架和/或其他部件上设置的所有灯)，或者自动释放或开启门，或影响吊舱的速度，包括使其停止。
在本发明一个可选的实施方式中，控制系统可分散放置。为此，风力发电场中至少两个设施上设置有单独的控制系统，所述系统彼此通信并与吊舱通信。这样，同样可以识别和分析工作参数和工作状态。每个控制系统可与传感器和/或致动器的某一预定部分连接。这种分散方案的优势之一是产生冗余，这样当一个控制单元失效时，邻近的控制单元就能接管其功能。
在本发明一个特别优选的改进中，在风力发电场中的风力涡轮机之间设置支撑桅杆，以支撑缆索连接装置，以此防止塔架之间的缆索连接装置过度松弛以及由于风力发电场中风力涡轮机塔架之间过大的跨距而导致的过大载荷。
优选地，本发明的风力发电场装备有至少一个至少可容纳一个人的居住区域。所述居住区域的内部空间优选地按照不同功能区域组织，如卫生间和/或厨房和/或食品间和/或休息室，特别优选地，所述居住区域集成于风力涡轮机的塔架中。
在本发明一个可选择的实施方式中，居住区域在风力发电场内与风力涡轮机分离设置。例如，这种设置可以是一个单独的平台，或优选地位于一个安装于风力涡轮机塔架的平台上。
所述平台可以提供其他功能，如直升飞机停机坪和/或船只的码头泊位。
由于塔架内部区域有限，本发明一个优选实施方式中，所述居住区域分布于塔架内部多个彼此连接的层面。在居住区域内部，提供有用于通信和发射预定数据信号的设备。所述发射信号可以包括声音信号和光信号，或者其他记录数据的适当方式。
通信包括以有线或无线通信连接装置进行的声音和/或数据通信，其一方面与风力发电场外的远程站点(如遥控中心或维护中心)通信，另一方面与风力发电场内的遥控站点(如其他风力涡轮机或吊舱系统的吊舱)通信。
在本发明一个特别优选的实施方式中，通信也包括对风力发电场内设施的预设工作参数的影响，以及对风力发电场工作状况的监测和控制。这样，本发明可以在风力发电场中建立一个持续人控的监测站。所述监测站能对出现的错误或失效情形立即作出反应并能采取或启动适当的应对措施。
在本发明一个特别优选的改进方式中，设置有一个水处理装置用于提供人员的饮用水和生活用水，所述水处理装置以风力发电场产生的电能运转。为了跨过例如由于无风状况出现的补给间隙，可设置一适当尺寸的能量存储装置以确保至少能维持紧急工况，而继续向居住区域供应能量和水。
为此所使用的能量存储装置可以是用于存储电能的装置如电容，或化学能量存储装置如蓄电池，或氢存储装置，其可以通过电解海水获得的氢得以补充，燃料电池内可以从其中获得电能。
在本发明一个特别优选的实施方式中，至少所述装备有居住区域的风力涡轮机包括气象观测设备和/或用于检测、分析、记录和/或发送气象数据的设备。进一步地，该风力涡轮机或风力发电场中其他(所有)的风力涡轮机可以用于作为导航设备，例如海面标志或为事故或海难中的人们提供(最先)帮助的基站。
在本发明一个改进中，至少装备居住区域的风力涡轮机中具有一观察平台，所述观测平台设置于风力涡轮机塔架上、机械外壳下方。所述观望平台完全或在一优选方向上至少部分环绕风力涡轮机塔架，且其上安装有窗户，可监测周围区域。所述观望平台也装备有发射信号数据的装置，用于影响预设的工作参数和/或用于通信。带有观望平台的风力涡轮机以这样一种方式设置在风力发电场中，即从该位置可以看到风力发电场中最大数量(优选为全部)的风力涡轮机。
观望平台可以在空间上贴近该居住区域设置，或设为其集成的一部分。可选地，为使房间的尺寸更大，观望平台和居住区域可在空间上分隔设置，居住区域在观望平台下方靠近塔架基座设置，而观望平台直接设置在机械外壳下以便能更好的观察周围。
如果观望平台和居住区域之间的距离较大，当一天内需要在观望平台和居住区域之间往返多次时，可以在塔架内部设置一升降机，一方面可以节省时间，另一方面可以限制人员的实际负担。升降机上可以安装一紧急电话装置，这样在升降机出现问题时可以进行呼救。
附图说明
现在参考附图详细介绍一个实施方式，其中：
图1为风力发电场上的缆索系统的第一实施例；
图2为风力发电场上的缆索系统的第二实施例；
图3为风力发电场上的缆索系统的第三实施例；
图4为两台风力涡轮机之间的缆索连接装置的路径；
图5为另一缆索排列；
图6为使用一根主缆索和一根牵引缆索的吊舱的悬挂和驱动；
图7为带防护顶的风力涡轮机的俯视图；
图8为带防护顶的塔架的侧视图。
具体实施方式
图1所示为一包括九台风力涡轮机12的风力发电场。所述风力涡轮机12成三排设置，每排包括三台风力涡轮机12，且所述风力涡轮机相互之间以缆索连接装置10以这样一种方式连接，即吊舱14可以分别且连续地到达各单独的风力涡轮机。这样，当吊舱14从缆索连接装置10的一端移动到缆索连接装置10的另一端时，总能经过风力发电场中所有的风力涡轮机12。
缆索连接装置10可以是一个环形缆索回路，吊舱14就固定地设置在其上。这样，缆索移动时，吊舱14也不可避免地随之移动。
如果环形缆索回路位于一基本水平的平面内，在最简单的情况中，则可以始终沿一恒定方向驱动缆索，且吊舱14在经过了偏转点之后向相反方向移动，从而按照环形缆索回路的水平尺寸进行移位。
不过，因为这也应用在从一台风力涡轮机12到相对方向的一台邻近风力涡轮机12的行进时，可能必须经过风力发电场内所有的其他风力涡轮机，这样吊舱必须移动几乎两倍于缆索连接10长度的距离。
举例来说，如果吊舱14放置于标示为A的风力涡轮机处，现在必须行进到标示为B的风力涡轮机，则在单向缆索驱动装置的情况下，其首先要行进至标示为C的风力涡轮机，从那儿返回到达目的地，即标示为B的风力涡轮机。在这个过程中，其行进距离几乎是整个缆索连接装置长度的两倍。
如果可以沿两个方向驱动缆索连接装置，那么从A到B的行程只需要反向行进，从而两台风力涡轮机之间行程较短。
如果缆索连接10是基本竖直平面内的环形缆索回路，必须要有一用于在两个方向上驱动缆索连接装置10的装置，否则固定连接于缆索连接10的吊舱最后将会在到达环形缆索回路反转点时将进入一危险位置。
因为这个原因，图中标示为B和C的风力涡轮机上设有传感器44，其中当吊舱14到达所述传感器所在位置时，所述传感器进行识别，从而开始一个停止或反向的过程。为简化起见，这些传感器以开关示出。为了判断吊舱14是否已经到达该位置，其他种类的传感器，例如霍尔效应传感器、光学传感器等当然也同样适用。当然，所选择的传感器位置应满足即使吊舱14加载仍有足够的制动距离。
图2所示同样为一包括九台风力涡轮机12的风力发电场，风力涡轮机12排列成三排，每排三台。在这种排列中，设有一个中心风力涡轮机12，其具有专用设施，如装卸和存储设施等。一个与风力发电场中所有其他风力涡轮机12连接的缆索连接装置10自中心风力涡轮机12向外辐射，呈星状排列。这就可使吊舱14(未示于图中)到达其他风力涡轮机12的路径最短(每个从中心风力涡轮机12测量)。
不过，从非中心风力涡轮机12到另一个非中心风力涡轮机12的行程通常要先通向中心风力涡轮机12，然后从那里出发到达目标风力涡轮机12。
同时示于图中的还有一位于缆索连接装置10处的支撑桅杆11。所述支撑桅杆11支撑缆索连接装置10，以防止当两台风力涡轮机12之间的跨度较大时缆索连接装置10过度松弛。
这种松弛来自于缆索连接装置自身的重量。根据缆索连接装置10的特性，缆索连接装置10的两个支撑点之间有一个最大距离，如果超过这个距离将会导致缆索连接10在其自重作用下切断。不过，即使支撑点之间的间距较小，缆索连接装置10的松弛也可能已经过大而使吊舱14距离水面过近。
理论上，给缆索连接装置10施加较大张力可以抵消这种情况。不过，如果由于低温的影响导致缆索连接装置中产生更大张力，缆索连接装置10可能会因为超出其抗张强度而切断。换句话说，根据使用材料的不同，缆索连接装置10将不可避免的产生一定程度的松弛。不过这些问题都可以通过使用支撑桅杆11来解决。
图3展示了与图1和图2相同的风力涡轮机12的排列。区别同样在于风力涡轮机12之间的缆索连接装置10的结构。图3中，该结构象一个网络，每一个风力涡轮机12是网络中的一个节点。通过这种缆索结构，吊舱14(未示于图中)到达某一风力涡轮机12的具体路径的距离甚至会更短。
该图中，为限制缆索连接装置10的松弛和张力，也使用了支撑桅杆11，用于两台风力涡轮机12之间的大跨度。当然，为了缆索连接装置10获得另外的支撑点，支撑桅杆11可以设于两台风力涡轮机间的缆索连接装置10的任意一段。
图4所示为通过缆索连接装置10彼此连接的两台风力涡轮机12。塔架上部已经在图中省去，而转子扫过区域的较低边缘在图中以虚线30表示。每个塔架有一个开口18，该开口可以由门关闭，且每个开口处设有一梯子32通向塔架基座。塔架的开口18的高度设置为在此高度时吊舱14到达塔架。
每个塔架的开口18上方设有一偏转元件16，通过它对缆索连接装置10进行导向。吊舱14安置于所述缆索连接装置10。取决于缆索连接装置10的实施方式，吊舱14由缆索连接装置运载和/或驱动，或者吊舱14在其自身动力下沿缆索连接装置10移动。
在图示示例中，一驱动发动机15放置于一风力涡轮机的塔架上，位于偏转滑轮16的上方。当吊舱14不是自驱动时，所述驱动发动机可以适当方式驱动缆索连接装置10。
吊舱14的较低部分有一个附加的隔间26，通过吊舱舱体底板与吊舱舱体隔开。在所述隔间26内部有一个飞轮质量28，其通过一驱动发动机保持绕转轴的高速旋转，如图虚线所示。这种转动的结果是飞轮质量28的作用相当于陀螺仪，且通过抵消吊舱14部件上的水平位移将吊舱14稳定于其位置。以这种方式，当吊舱14行进时及仅仅移动一有限范围时可以保持稳定，即使是在有侧向风的情况下。
图5所示同样为风力涡轮机12的两个塔架，其上部已经从图中省去。不过转子扫过区域的较低边缘再次示于图中。塔架中，可闭合开口18的高度示于吊舱到达风力涡轮机12的高度处。
开口18上方设置有偏转元件16，缆索连接装置10通过这些元件进行导向。吊舱14安置于所述缆索连接装置10之上，可以在风力涡轮机之间行进。
开口下方18也设置有偏转元件16。一保持缆索24形式的另一缆索连接装置通过这些另外的偏转元件16进行导向。所述保持缆索24与缆索连接装置10平行且保持一个预设的竖直距离25设置，对吊舱14进行导向。因为吊舱14同时被上方的缆索10和下方的缆索24导向，因此通过这种方式可以限制吊舱14的水平偏转。
吊舱14的可能出现的水平位移根据其与下一个风力涡轮机12之间距离而改变。当吊舱14和风力涡轮机12之间的距离变小时，偏转元件16的稳定效果增强，相应的可能出现的吊舱14水平位移就会较小；反之，当吊舱14和风力涡轮机12之间的距离变大时，缆索连接10和保持缆索24之间的松弛量会增加。两台风力涡轮机12的中间处的松弛量最大，因此可能出现的吊舱14的水平位移也最大。
图6所示为图4和图5中被虚线圈住部分的放大视图。缆索连接装置10由两根缆索20，22组成。上面的缆索20作为主缆索运载通过两个导向滑轮46可移动地置于其上的吊舱14。下面的缆索22是一牵引缆索，其固定连接于吊舱14。通过操作所述牵引缆索22，吊舱14沿主缆索在一悬挂位置中移动。
图7和图8所示分别为一风力涡轮机12(图7)和风力涡轮机12塔架的一部分(图8)，带有一几乎水平延设于其上的盖子34。图7是一俯视图，图8是一侧视图。
缆索连接装置10从所述盖子34下方布设；为了更好地观察，盖子的悬挂方式并没有示于图中。平行于缆索连接装置10设置的盖子34的两边每边设有防护墙36。
这些防护墙36与盖子34结合形成一防护顶，保护吊舱14以及风力涡轮机12塔架上的开口18不受天气影响。所述防护顶在开口18的两侧平行于缆索连接10延设。
由于当吊舱在两台风力涡轮机12之间行进时，吊舱14可能一直都存在水平位移，虽然位移大小和方向有限，因此对防护墙的外端进行了加宽。在防护顶的预定部分增大防护墙36之间的距离，同时也增大与开口18的距离。在中部靠近开口18的地方，防护顶的尺寸基本等于吊舱14的相应尺寸。
由于防护墙36之间的较大间距，吊舱14可以在防护墙之间移动并进入其避风侧，甚至例如当侧向风使吊舱水平移动时也可以。由于避风，吊舱14不再移动，并因此可将防护墙36，38之间的间距做的较小。
防护墙36，38的入口处设有弹性覆层48，所述覆层旨在对吊舱14和防护墙36，38之间的碰撞进行减震，这样至少不会产生严重的损坏。独立于防护墙36，38上的这些覆层48，可在吊舱上设有类似覆层，例如防护板。
本发明风力发电场另一实施例包括一风力发电场，其具有一个海上平台以及风力发电场的风力涡轮机。为简化起见，风力涡轮机之间的缆索连接装置未在图中显示(可以参考图3或图2作为代替)。此处可以看到，海上平台和配设于风力发电场到所述平台的中间位置的风力涡轮机间设有一缆锁连接装置。另一种可能配置(见图2)是平台和风力涡轮机之间缆索连接装置的星形排列，此处平台构成星形网络的中心。
在以前公知的海上石油钻井平台上，所有可让人们长时间呆在平台上的设施可置于该平台上。具体地，这些设施包括起居场所、睡觉场所、杂货间和所有其他能使风力发电场的维护和操作人员一次呆上几星期的设施。
此外，平台自身可以装备电解设备(当然这些设备也可以安装于一单独的平台)，这样就可以使用风力发电场中风力涡轮机产生的电能将水电解为其组成元素氧和氢。两种气体，尤其是氢气，要存储于设置在平台上或单独的储气罐，或者产生的气体通过管道传输到陆地。当气体存储于平台时，可以通过适当的运输船进行收集。
这样的生产氢气方式的优势在于，因为储气罐能提供足够缓冲，允许气体连续传输而不受生产输出波动的影响，不用考虑由风力条件改变而导致的电能产生的波动。
只有当使用再生能源时，从水中获取氢气才有意义，风力发电场可具有极大的产能，这是因为风力发电场的电能输出在兆瓦量级，优选的，超过500MW。
通常，平台自身也很大，设有专用的直升机停机坪，这样可以通过直升机将人员运送到风力发电场，且因为其较大尺寸，直升机可以相对安全的在平台着陆。
本发明中平台和至少一台风力涡轮机之间的缆索连接装置还有如下优点，即当居住平台出现事故时，人员仍然可以转移到这时安全的风力涡轮机。
为避免过往船只和吊舱的碰撞，吊舱和/或缆索上还安装有防撞灯，该灯在至少一台移动的吊舱上点亮，这样可以引起过往船只的高度注意力。
也可提供如雷达或超声波等的技术设备检测吊舱和一障碍物之间的距离。
为了接收某个前方警告，例如，也可以对船只进入风力发电场的边缘或部分区域进行监控。这可采用可视监控装置、或雷达设备等实现。与这些装置相结合，当检测到一艘船进入风力发电场时，可致动一迫动控制，其中所述的控制迫使吊舱行进至最近的风力涡轮机，这样就可以安全地防止任何碰撞。同时，可以通过某个无线电频道，如紧急情况频道等，将标准警告信息传递到船上的驾驶台，警告他们危险。
为了在海上事故发生后使用吊舱救援水手或落水者，吊舱可以设有安全装备，如用于营救的索梯、绞车等、及急救装备等。
对于那些在风力发电场中遭到海难的人们而言，该平台也可以作为其救生员，尤其是在外海受伤或冻僵的人，可以在平台上得到照顾并能得以恢复。这时如果平台上有基本的医疗设备和供给则更好，因为可这样保证基本的或中等程度的治疗。
Claims (70)
1.一种近海风力发电场，包括至少一个位于风力发电场内的海上平台，所述平台适于为操作风力发电场的人员提供生活居住空间，所述平台和风力发电场的至少一台风力涡轮机之间设置有一缆索连接装置，其中设有一个悬挂在所述缆索连接装置上的吊舱。
2.如权利要求1所述的风力发电场，其特征在于，所述海上平台上设有一用于所述风力涡轮机最重要的磨损部件的备用零部件仓库，并且所述零部件通过所述缆索连接装置传送到所述风力涡轮机。
3.如权利要求1所述的风力发电场，其特征在于，所述平台装有电解设备，所述设备由风力涡轮机供电，其中通过电解方法从水中产生氢和氧。
4.如权利要求3所述的风力发电场，其特征在于，所述海上平台具有一个或多个储气罐用以储存产生的氢气和氧气。
5.如权利要求1所述的风力发电场，其特征在于，设有至少两台风力涡轮机和一在预定高度横跨所述至少两台风力涡轮机的缆索连接装置(10)，且一吊舱置于所述缆索连接装置上。
6.如权利要求5所述的风力发电场，其特征在于，所述缆索连接装置(10)以一环形缆索形式跨设在所述风力涡轮机(12)和/或所述平台上的偏转元件(16)之间，且缆索连接装置(10)和吊舱(14)之间刚性连接。
7.如权利要求6所述的风力发电场，其特征在于，所述缆索连接装置(10)包括一主缆索(20)和一牵引缆索(22)，并且所述吊舱(14)可移动地连接于所述主缆索(20)并固定连接于所述牵引缆索(22)。
8.如权利要求7所述的风力发电场，其特征在于，所述牵引缆索(22)沿所述偏转元件(16)以环形回路延设。
9.如权利要求7所述的风力发电场，其特征在于，所述偏转元件(16)有两个独立可旋转的偏转滑轮。
10.如权利要求7所述的风力发电场，其特征在于，所述牵引缆索(22)由一发动机驱动。
11.如权利要求5所述的风力发电场，其特征在于，所述吊舱(14)在其自身动力下沿所述缆索连接装置(10)移动。
12.如权利要求11所述的风力发电场，其特征在于，至少一台发动机驱动装置驱动所述吊舱(14)沿所述缆索连接装置(10)运动，其中所述驱动装置为一电驱动装置。
13.如权利要求12所述的风力发电场，其特征在于，所述吊舱驱动装置由所述吊舱(14)载有的能量储存装置接收驱动动力。
14.如权利要求11所述的风力发电场，其特征在于，至少一个手动操作驱动装置用于驱动所述吊舱(14)沿所述缆索连接装置(10)移动。
15.如权利要求11所述的风力发电场，其特征在于，一遥控驱动装置用于移动所述吊舱(14)。
16.如权利要求15所述的风力发电场，其特征在于，所述缆索连接装置(10)的至少一部分用做一个导电体。
17.如权利要求16所述的风力发电场，其特征在于，一缆索集成于所述缆索连接装置(10)。
18.如权利要求5所述的风力发电场，其特征在于，在一指定风力涡轮机(12)和其他风力涡轮机(12)之间的缆索连接装置(10)呈星形排列。
19.如权利要求5所述的风力发电场，其特征在于，所述风力涡轮机之间的缆索连接装置(10)呈网络状排列，其中每台风力涡轮机(12)构成网络中的一个节点。
20.如权利要求5所述的风力发电场，其特征在于，所述风力发电场的风力涡轮机之间有一单个的缆索连接装置，该缆索连接装置以预定序列将至少一部分所述风力涡轮机连接起来。
21.如权利要求1所述的风力发电场，其特征在于，所述平台是一个废弃的/使用过的油/气钻井平台。
22.如权利要求1所述的风力发电场，其特征在于，所述吊舱(14)和所述风力涡轮机(12)塔架之间设有一可拆卸的锁定装置。
23.如权利要求22所述的风力发电场，其特征在于，所述锁定装置为吸持磁铁的形式。
24.如权利要求1所述的风力发电场，其特征在于，一保持缆索(24)以预定距离平行于所述缆索连接装置(10)延设。
25.如权利要求1所述的风力发电场，其特征在于，所述缆索连接装置(10)以距离所述风力涡轮机(12)的塔架一预定的水平距离延设，并且/或一保持缆索(24)以距离所述塔架一预定的水平距离延设。
26.如权利要求24或25所述的风力发电场，其特征在于，所述风力涡轮机(12)上设有用于容纳所述保持缆索(24)的偏转元件(16)。
27.如权利要求24或25所述的风力发电场，其特征在于，所述缆索连接装置(10)配置为一环形缆索回路，且所述保持缆索(24)是所述环形缆索回路的一部分。
28.如权利要求1所述的风力发电场，其特征在于，所述吊舱(14)具有一个绕一竖直轴旋转的飞轮质量(28)。
29.如权利要求1所述的风力发电场，其特征在于，所述风力涡轮机(12)的塔架上在一吊舱(14)到达塔架的高度上设有一可闭合的开口(18)。
30.如权利要求29所述的风力发电场，其特征在于，所述开口(18)附近在所述吊舱高度处设有一锁定装置。
31.如权利要求29所述的风力发电场，其特征在于，至少一台风力涡轮机(12)塔架上开口(18)上方设置有一盖子(34)，所述盖子(34)水平延伸。
32.如权利要求31所述的风力涡轮机，其特征在于，所述盖子(34)远离塔架的一侧设有一第一防护墙(36)，所述防护墙(36)竖直延设，并以一预定距离与所述缆索连接装置(10)平行。
33.如权利要求32所述的风力发电场，其特征在于，所述风力涡轮机(12)的塔架上所述开口(18)的高度处设有至少一第二防护墙(38)，其平行于所述缆索连接装置(10)延设。
34.如权利要求33所述的风力发电场，其特征在于，一第二防护墙(38)在所述开口(18)的两侧延伸一预定长度。
35.如权利要求33所述的风力发电场，其特征在于，所述第一防护墙(36)和第二防护墙(38)之间有间隙，所述间隙在一预定部分距所述开口(18)一距离处尺寸增加。
36.如权利要求32所述的风力发电场，其特征在于，所述防护墙(36，38)中至少一个上设有一预定厚度的弹性覆层(48)。
37.如权利要求33所述的风力发电场，其特征在于，所述盖子(34)和/或防护墙(36，38)上安装至少一照明设备。
38.如权利要求29所述的风力发电场，其特征在于，至少设有一平行于所述缆索连接装置(10)沿设的道板，能够从所述开口(18)到达所述道板，且沿其总长具有至少一保持装置。
39.如权利要求28所述的风力发电场，其特征在于，至少一台风力涡轮机(12)塔架的外部设有一个工作平台，其中能够从所述开口(18)到达所述平台。
40.如权利要求29所述的风力发电场，其特征在于，至少一台风力涡轮机(12)塔架的外部有一个冠状安全平台或一个工作架，能够从所述开口(18)到达所述平台或工作架。
41.如权利要求29到40中任一项所述的风力发电场，其特征在于，所述可闭合的开口(18)大于所述吊舱(14)，所述缆索连接装置(10)延伸通过所述开口(18)进入所述风力涡轮机(12)塔架的内部。
42.如权利要求1所述的风力发电场，其特征在于，每个塔架上沿缆索连接装置(10)有至少一组点。
43.如权利要求1所述的风力发电场，其特征在于，所述吊舱(14)内部有加载锚定装置和绑扎装置。
44.如权利要求1所述的风力发电场，其特征在于，所述吊舱(14)内部或上面设有用于操作所运载载荷的提升装置。
45.如权利要求1所述的风力发电场，其特征在于，至少一台风力涡轮机(12)的塔架上或内部设有提升和/或运输工具。
46.如权利要求1所述的风力发电场，其特征在于，所述吊舱(14)带有一封装的吊舱舱体。
47.如权利要求1所述的风力发电场，其特征在于，在所述吊舱(14)与风力发电场中除所述吊舱之外的设施碰撞风险最大处中的至少一处设有一弹性覆层。
48.如权利要求1所述的风力发电场，其特征在于，所述吊舱(14)是可浮吊舱。
49.如权利要求47所述的风力发电场，其特征在于，所述弹性覆层同时作为漂浮物使用。
50.如权利要求1所述的风力发电场，其特征在于，设有一控制装置，其包括一中央控制单元、传感器和/或致动器。
51.如权利要求50所述的风力发电场，其特征在于，所述中央控制单元置于所述风力发电场内的其中一台风力涡轮机(12)上。
52.如权利要求50或51所述的风力发电场，其特征在于，设有至少一个传感器在吊舱(14)通过时进行检测。
53.如权利要求1所述的风力发电场，其特征在于，所述风力发电场产生的电能用于向电驱动装置供电。
54.如权利要求53所述的风力发电场，其特征在于，所述电能可选择地来自于发电机或中间直流电路。
55.如权利要求1所述的风力发电场，其特征在于，至少部分能量不是以电能的形式在风力发电场内传输，即以氢气和氧气的形式在风力发电场内传输。
56.如权利要求1所述的风力发电场，其特征在于，所述风力涡轮机(12)塔架之间紧邻放置有支撑缆索连接装置(10)的桅杆(11)。
57.如权利要求1所述的风力发电场，其特征在于，至少一台风力涡轮机(12)具有一个用于容纳至少一人的居住区域。
58.如权利要求57所述的风力发电场，其特征在于，所述居住区域配备有卫生间和/或厨房和/或食品室和/或休息室。
59.如权利要求57所述的风力发电场，其特征在于，所述居住区域集成于一风力涡轮机(12)的塔架内。
60.如权利要求57所述的风力发电场，其特征在于，所述居住区域安排为多个相互连接的层面。
61.如权利要求57所述的风力发电场，其特征在于，所述居住区域内部有一用于发射预定数据信号的装置，和/或一影响预定工作参数的装置。
62.如权利要求57所述的风力发电场，其特征在于，设有一用于交换信息和/或数据的通信设备。
63.如权利要求57所述的风力发电场，其特征在于，设有一提供人员的饮用水和生活用水的水处理装置。
64.如权利要求57所述的风力发电场，其特征在于，设有储藏能量以度过能量供应间隙的能量储藏装置。
65.如权利要求57所述的风力发电场，其特征在于，设有气象观测装置，和/或用于检测、分析、记录和/或处理气象数据的装置。
66.如权利要求57所述的风力发电场，其特征在于，至少所述具有居住区域的风力涡轮机上设有导航设备和/或用于救助受伤或海难人员的装置。
67.如权利要求57所述的风力发电场，其特征在于，所述具有居住区域的风力涡轮机的塔架上有一观望平台，所述观望平台完全或至少在一个预定方向上部分环绕塔架，且位于机械外壳的下方。
68.如权利要求67所述的风力发电场，其特征在于，至少部分所述观望平台设有窗户，以监测风力涡轮机的周围情况。
69.如权利要求67所述的风力发电场，其特征在于，所述居住区域和观望平台之间设有升降机。
70.如权利要求26所述的风力发电场，其特征在于，所述缆索连接装置(10)配置为一环形缆索回路，且所述保持缆索(24)是所述环形缆索回路的一部分。
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