CN102282361B - 具有预装系泊系统的可拆除的海上风轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种浮动式发电装置，包括安装在浮式开放型结构上的至少两个风轮机，所述浮式开放型结构被利用系泊系统固定至海床，每个风轮机在操作模式下设有叶片和转子部分，其被安装在塔架顶部并且经由电缆连接至所述浮式开放型结构上的中央控制电力电子单元，所述中央控制电力电子单元被连接至水下高压输出电缆，用于输出由所述至少两个风车发的电，其特征在于，所述浮式开放型结构可被连接至所述系泊系统或可从其上拆卸，并且在从所述系泊系统上拆下时，所述浮式开放型结构的重心位于其浮心处或下方。

Description

具有预装系泊系统的可拆除的海上风轮机
技术领域
本发明涉及浮式风能发电装置，包括安装在浮式开放型结构上的至少两个风轮机，所述至少两个风轮机中的每一个设有安装在塔架顶部的叶片和转子部分，所述浮式开放型结构利用系泊系统固定至海床上并且被连接至单一高压输出电缆，用于输出由所述至少两个风车发的电。
背景技术
从文献中已知了这种类型的装置，其中有关这种装置的结构已经有多种建议。但具体对于大尺寸的风轮机还不知道如何解决与其安装有关的各种问题。
用于固定海上风轮机的典型的现有技术的解决办法是将它们放置于特殊的基础上，它们或者被降低到海底上或者被逼入海床中。另外，当前的海上风电场的实践是借助于专门的千斤顶驳船在复杂的海洋环境中直立安装用于岸上使用设计的大风轮机，千斤顶驳船用于在海上操作中建立稳定的工作平台。当前使用的专门的安装设备面临安装工作中重大延迟的危险，例如在千斤顶驳船遇到故障时。
非浮式海上风轮机概念针对一系列缺点，例如需要在海上进行的风轮机的运转、维修和维护。这包括与由于移动、距离、停机和风电场关闭和退役后这些基础的拆除而导致的与海上工作有关的高成本。这些可能容易受恶劣天气条件的影响并且安装可接近性很差。
另一关键问题是在强风期间具有延长安装停机时间的巨大危险。在这些条件下，动态风轮机载荷最大，对发电最有利，并且同时由于风轮机难以接近如果发生故障将最严重的。
在风电场操作服务寿命结束时，常设基础的退役和强制拆除也被广泛认为是与固定的海上风轮机有关的被低估了的成本，必须为其预留很大的金额。
浮式海上风轮机可以安装在水深度大很多、从岸上看不到、与鸟类迁移干涉较少并且由于风条件更强并且更稳定而提高了电产量的地方。另外，浮式概念可以使得能够使用传统的非专用的在任何市场上可轻松获得的拖船。这将可能的停机时间限制到最短。因此，本发明的目的是建议一种浮式风轮机系统。
现有技术专利申请WO2006/121337公开了一种用于一个浮式风轮机的浮式风轮机设备，包括被压载的很长的水下浮式混凝土圆柱。各个系泊线均在各根系泊线上的固定点处、距浮动圆柱一定距离处连接有两根线，这两根线以△形布置连接至浮动圆柱。由于此突出特征，这种配置被限制于用于深水的单一风轮机，使得这种设计不适用于浅水。本发明建议了一种适用于深水和浅水的多个风轮机的系统。
专利申请US2008089746公开了一种用于可以安装在浅水或深水中的单一风轮机的浮式平台。使用连接到海床上的重物的坚实链，平台被固定在位。通过改变链的长度，其可以安装在非常不同的深度。平台包括具有六个相互连接的空心钢管的钢结构，在海上运输过程中以及在海上操作过程中提供所需的必要浮力。风轮机自身位于平台上的管状钢塔架上。一旦具有完全组装的风轮机的平台到达此目的地，装配体被临时压载。此额外压载迫使平台向下进入水中并且制造出将附接至平衡物上的六个链钩在平台上所必须的自由间隙。当额外压载被消除时，浮力产生向上的力，由此链被张紧从而提供一些稳定性。在此配置中，海上运输所需的必要浮力被集成至用于一个单一风轮机的平台中。
-专利NL1008318公开了一种包括若干个风轮机的风轮机岛(island)，它们彼此等距并且设置于通过缆线锚定在海床上的毂上。每个风轮机转子位于立柱顶部，立柱通过水平的混凝土管连接并且通过径向固定缆线紧固至毂上。驱动机构转动以将转子带至风中。但没有提及安装方法，而这是设计需要进行海上运输的浮式系统的关键点。
-专利WO2007/009464公开了一种开发利用海上风能的包括若干个风轮机的电站(plant)，这些风轮机被安装在由纵梁、支撑装置以及锚定装置组成的结构上。该结构还供应有具有压载物的浮力元件，并且电站被适应成使其能够根据风向进行调节。在本发明中，电站是可浮动的结构，由水中的浮力元件或浮桥的浮力承载。在拖曳过程中，使用浮桥的整个浮力，因此在拖曳过程中电站位于水中高处，所有的梁以及大部分支撑结构在海水位上面。在此配置中，稳定性非常弱，重心也位于浮心上方，并且结构永远面临倾斜的威胁。只有在电站被运输至发电场地当浮力装置被压载直到获得浮力和质量的平衡时才能获得稳定性。
挪威工程顾问公司Force Technology已经开发了一种海风无人控制的浮式结构，其朝风自定向并且容纳着三个风轮机，这三个风轮机分别安装在浮动的三角网格形焊接钢基础结构的每个拐角处。该基础结构被锚定至海床并且可以在风改变方向时旋转。但是，在这种配置中，风轮机彼此太靠近并且即使一个高于另一个，它们的效率也会受到限制并且不是最优的。
专利US6294844公开了一种随风向变化的风能转换器，包括安装在框架中的风轮机，框架被提供有浮式本体和支撑装置，它们被置于远离风轮机的平面某一距离处以保持其大体垂直地定向。但是，这种具有长叶片的总体昂贵且很高的结构重心非常高，这导致在恶劣的天气条件下浮式系统的行为不稳定。
专利申请WO02/073032公开了一种具有将浮子固定至海底上的单点系泊系统的海上浮式风能发电站(wind power generation plant)，一个或多个风力发电单元被置于浮子上。浮子始终以恒定的定向指向风，发电站可围绕着系泊点水平转动。在此配置中，作用在电缆上的疲劳和应力是很重要的，因为即使结构非常稳定，由于波浪和风引起的结构的运动也会对电缆造成巨大的疲劳效应，尤其是在连接点处。
为了提高发电量并且值得投资，许多现有的海上风轮机的设计使用单一非常大的风轮机发电机。但是，非常大的海上风轮机的安装、维护和维修是耗资巨大的操作并且通常取决于特殊的设计、专用的安装船。
因此，本发明的目的是提供一种在海上运输过程中保证足够的整体稳定性的浮式系统，其在安装时在浮式运输模式下可以承受传递到结构上的巨大动力学载荷和加速力。本发明的另一目的是提供一种关于浮式风轮机系统的维护和安装花费的经济有效的解决办法和方法。本发明的另一目的是提供一种结合了来自海上工业众所周知并且已经证明了的技术的系统和安装方法。而且本发明的另一目的是提供一种避免了电缆疲劳问题的浮式海上风轮机系统的设计。
本发明提供了一种浮动式发电装置，包括安装在浮式开放型结构上的至少两个风轮机，所述浮式开放型结构被利用系泊系统固定至海床，每个风轮机在操作模式下设有叶片和转子部分，其被安装在塔架顶部并且经由电缆连接至所述浮式开放型结构上的中央控制电力电子单元，所述中央控制电力电子单元被连接至水下高压输出电缆，用于输出由所述至少两风车发的电，所述浮式开放型结构可被连接至所述系泊系统或可从其上拆下，并且在从所述系泊系统上拆下时，所述浮式开放型结构的重心位于其浮心处或下方。
本发明还提供了一种根据本发明的海上浮式风能发电装置的安装方法。
本发明另外提供了一种在海上运输过程中保证足够的整体稳定性的风能转换器系统的经济有效的解决办法。使用多个更小型海上风轮机也是提高发电量的一种方式。即使具有多个风轮机可能意味着更频繁的维护和维修，但这些操作不再耗资巨大。事实上，发电不会因为换出一个风轮机而必须停止。而且与用于非常大的风轮机的浮子相比海上运输更容易，因为几个较小的风轮机提供的浮子的重心比一个非常大的浮式风车的重心低很多。因此运输过程中和操作过程中的稳定性提高了。运输过程中的稳定性可以通过下述得到提高：通过更大地降低重心，通过压载支撑机构，通过使用竖直轴风车，或者在水平轴风轮机的情况下在没有转子和叶片的情况下运输它们。
附图说明
下面将参考附图描述本发明的优选实施例，其中：
图1示出了根据本发明的散射系泊风能转换器的正视图；
图2示出了被提供有可伸缩叶片的根据本发明的系索系泊风能转换器的正视图；
图3示出了与海浪能转换器系统相结合的根据本发明的系索系泊风能转换器的正视图；
图4示出了根据本发明的悬链散射系泊风能转换器的侧视图；
图4a示出了风能转换器的结构和输出电缆之间的连接的细节图；
图5示出了根据本发明的半绷紧系泊风能转换器的侧视图；
图6示出了根据本发明的系索系泊风能转换器的侧视图；
图7示出了在图3中示出的实施例的电力输出系统的详细断面图；
图8示出了根据本发明的随风向变化的风能转换器的侧视图；
图9示出了在图8中示出的风能转换器的俯视图；
图10至12示出了在图8中示出的随风向变化的风能转换器设计的可替代实施例的侧视图；
图13和14示出了根据本发明的散射系泊风能转换器安装的不同步骤；
图15示出了根据本发明的系索系泊风能转换器安装的一个步骤；
图16至19示出了根据本发明的随风向变化的风能转换器安装的不同步骤；
图20和21示出了根据本发明的风能转换器的海上风电场的安装。
具体实施方式
图1至3示出了根据本发明的类似的海上风能转换器。在每个图中，浮式开放型结构1支撑着三个风轮机2，每个风轮机的特征是安装在塔架4顶部的叶片和转子部分3。在本特殊配置中，风轮机2是竖直轴风车。浮式开放型结构1是细长的浮动本体，风轮机2沿着浮式开放型结构1的纵向轴线安装。浮式开放型结构1包括由水平和竖直的空心部分5a、5b和5c制成的框架。这些空心部分提供在海洋运输过程中以及海上操作过程中的稳定性所需的必要浮力。这些空心部分中的一些可以用海水压载(ballastable)，以调整浮式开放型结构的浮力。这些特征是在运输和安装过程中降低重心和提高稳定性的可能方式。另外在图1至3描述的实施例中，浮式开放型结构1被连接至单一的水下高压输出电缆7，用于收集风轮机发的电并且在经由输出电线输出风轮机2发的电之前传输电能。输出电缆7被经由单一的控制电力电子单元8连接至浮式开放型结构1。
在图1中示出的特殊实施例中，利用在浮式开放型结构1的纵向轴线的两个末端附接的悬链系泊线6，浮式开放型结构1被固定至海床。水平上空心部分5b提供了使工作人员能够经过的平台并且具有接近风轮机塔架和控制电力电子单元以进行检查、维护等的通道。
在图2中，竖直轴风轮机是可收缩的(或者可折叠的，图中未示出)并且被示出在不同的状态中：完全缩回的状态9a、中间打开状态9b和完全打开状态9c。在图2中，浮式开放型结构1包括比图1中示出的更轻的框架。它具有相互连接水平上和下管10b和10c的管10a，水平管10d被布置成与浮式单元1的纵向轴线成直角。利用在浮式开放型结构1的纵向端的两个末端附接的张紧的系泊线或系索6，浮式开放型结构1被固定至海床。在本操作和系泊的配置中，重心可以较低并且可以位于浮心的下面、浮心处或甚至位于其上方。
在本实施例中，工作人员通向风轮机以进行维护和检查的通道11被提供于每个塔架部分4上，并且单一控制电力电子单元被集成在其中一个风轮机塔架4中。
在图3所示的实施例中，利用在浮式开放型结构1的拐角处附接的张紧的系泊线或钢索6，浮式开放型结构1也被固定到海床。在本特殊实施例中，浮式开放型结构1支撑着由水下枢转板13组成的水下波浪能发电系统12，波浪能发电系统12通过在由互连的管10a、10b和10c形成的框架内俯仰或旋转运动而从经过的波浪压力前面收集能量。产生的电被输出至单一控制电力电子单元8，控制电力电子单元8还收集所有的风轮机2产生的电。之后，经由输出电缆7，产生的电被传输至用户和/或岸上。
在图4至6中，海上风能转换器与图1至3中描述的相同。在这些图示中，示出了不同的系泊系统。例如，图4示出了根据本发明的风能转换器的侧视图。两根悬链系泊线6a和6b被附接至图中所示的浮式开放型结构1的末端。
输出电缆7具有低弯度S形配置，因为其经由被锚固在海床上的中间浮筒15朝向海底延伸。从中间浮筒15，输出电缆7以柔和的曲线朝向海底16伸展。此配置能够使位于海床上或延伸至海床内部的电缆7的那部分不受由于波浪和风引起的浮式开放型结构1的运动的影响。
在表示图4、图5或图6的细节图的图4a中示出了降低电缆7疲劳的另一选择。水下电缆7和通向浮式结构1上的电力电子单元8的船载电缆之间的连接点C表示承受巨大应力和疲劳的重要点。浮式开放型结构1即使非常稳定也会由于波动、摇摆和起伏而在其平均设计位置周围移动，并且由于倾斜、横摇和偏航而关于其平均位置改变其角度方向。这就是为什么所述相对角度浮动单元/电缆偏置可能导致高弯曲载荷和应力，而平移和组合平移以及角度偏置可能导致电缆悬挂处的有效张力的巨大变化。为了分离(decouple)浮式开放型结构1的运动，电缆自身可以具有多轴设计或者可以被引导通过具有多轴形状的管。轴S可以形成以环和/或螺旋L布置的连续的或分段的缆线，以使电缆7顶部的任何弯曲大部分被转变成轴S的扭转。如果必须可以在悬挂电缆7的直接位于多轴下方的部分中另外使用弯曲限制器。
在图5中，风能转换器被经由倾斜的绷紧系泊线18(半)绷紧地固定到海床上。绷紧的系泊线18由用于水柱大部分的电缆(钢或合成纤维)组成并且在海床附近被提供有重链19。使用的锚17可以是不同的类型，例如竖直承载锚、重力锚、吸力桩、打入桩等。
在图6中，风能转换器被经由竖直绷紧的系泊线或系索20绷紧地固定至海床。系泊系统可以被提供有另外的横向悬链系泊线21，用于减小由于强风和/或强气流引起的风能转换器的横向位移。使用的锚17可以是不同的类型，例如竖直承载锚、重力锚、吸力桩、打入桩等……
图7示出了在图3中示出的实施例的电力输出系统(power take offsystem)的详细断面图，其中，风能转换器被连接至海浪能转换器。风能转换器的配置类似于前面图示中描述的那些。在图7中，浮式开放型结构1的详细的末端由圆柱形空心元件10a、10c和10d组成，而张紧的系泊线6被连接至圆柱形元件10a的下部22。在本特殊实施例中，风能转换器被经由倾斜绷紧的系泊线18绷紧地固定至海床。在浮式开放型结构1的另一末端具有相同的配置。在每个风轮机塔架4中，在水面上方提供有容易接近的通道11。附连到框架上的是两个水下枢转板13，每侧一个。这些枢转板13被布置于波浪活动深度(wave active depth)中，用于最佳地收集波浪能。在图7中，板的一个末端被枢转附接至浮式开放型结构1的框架，另一末端被经由杆或缆线23连接至位于风轮机2的塔架4中的控制机构或电力输出系统24。在本实施例中，电力输出系统24使用处于波浪载荷作用下的缆线23的延伸段。当在波浪作用下枢转时，面板13通过链轮28张紧经过的缆线23，然后链轮28致动连接至线性发电机27的动力输出电缆25。电力输出系统24还可以用作致动器，以控制和最优化电力生产(可以使用几种已知的控制技术，例如无功控制(reactive control)、相位控制、保持控制(latching))。它可以使用不同系统的组合，例如机电系统、电活性聚合物系统、液压系统、机械系统或压电系统(此列表是非限制性的)。缆线13和动力输出电缆25可以由可伸缩合成材料(SSM)制成，例如当它们因为被伸长而使它们的端部之间的距离改变时发电的电活性聚合物(EAP)。风轮机和波浪能发电单元发的电经由中央电力控制单元被传输至输出电缆。
图8至12示出了经由枢转臂连接至它们的系泊系统上的风能转换器，每个风能转换器能够随风向变化。
图8示出了如图4中描述的风能转换器。唯一的不同点是系泊系统。在本实施例中，刚性臂29连接着风能转换器和单一浮式系泊浮筒30，所述浮式系泊浮筒30通过从浮筒30在悬链的曲线方向上延伸至海床的若干根系泊线或链31锚定。刚性臂29是在浮式开放型结构1和系泊浮筒30之间建立机械连接的刚性枢转连接轭。在本特殊实施例中，系泊浮筒30是在其回转轴线34上具有中央电转轴(electrical swivel)32的悬链锚腿系泊(CALM)浮筒类型的浮筒，定子连接着水下输出电缆33，并且转子被经由电缆7连接至浮式开放型结构1上的电力电子单元8。
图9是在图8中示出的实施例的俯视图。在本特殊实施例中，系泊浮筒30被提供有分组的系泊线31，例如系泊线31可以是3×2，3×3或3×4的系泊线阵列。在每一组中，具有至少一根系泊线用于在系泊线断开情况下获得冗余度。在两组系泊线之间的空间内，电缆7从控制电力电子单元8延伸至中央转轴32。在本图中，风向用箭头35示出；安装在浮式开放型结构1上的所有风轮机2被关于系泊系统30的随风向变化点34定位在风下游。
图10和11示出了系泊系统的其它实施例。在图10中，枢转刚性桁架臂39连接海基部分37和海面部分38。刚性桁架臂39围绕着海基部分37的中央轴线36旋转。海面部分38被经由刚性枢转连接轭29连接至风能转换器的浮式开放型结构1。在系泊系统的海面部分38处，电缆7从控制电力电子单元8延伸至中央电转轴。输出电缆33被刚性桁架臂39支撑着从海面部分38延伸至海床。
在图11中，系泊系统还被提供有当浮式开放型结构被横向移动时提供恢复力的横向系泊链31。电缆、链或管40连接着海基部分系泊点37和海面部分38。海面部分38具有带有用于横向系泊线31的连接部的竖直伸长的形状。在设置电转轴的随风向变化连接点4中水位部分38a上方被连接至刚性枢转连接轭29。
图12示出了系泊系统是用于深水环境的立柱(spar)型系统的实施例。风能转换器通过刚性枢转连接轭29附接到经由缆线43绷紧地固定至海床的深吃水且竖直单一的立柱浮动单元42上。如前面实施例中所示，水位上方的系泊系统的部分具有刚性枢转连接轭29被附接于其上的随风向变化的连接点41。
根据本发明，很多在系泊系统领域中已经熟知并且已经证明的技术可以用于系泊包括若干个小型风轮机并且具有通过在操作过程中将重心保持得尽可能低从而增强整体结构稳定性的配置的风能转换器。另外，风能转换器的浮式开放型结构可适于任何类型的风车，即使只示出了竖直轴风轮机，本发明并不限制于使用这种风车，逆风或顺风的水平轴风车，具有不同形状的叶片或长度的不同类型的风轮机，或发电机类型，不同的塔架设计、高度可以被适于根据本发明的浮式开放型结构。还应注意，随风向变化的系统可以是不完全或完全随风向变化的系统。使用已经广泛证明的技术和更小型的风轮机提供了如上所述的重要优势，但其它因素也可以改进本装置并且也能降低总成本。
因此，本发明的目的还在于提供根据本发明的海上浮式风能发电装置的安装方法。这种装置的安装成本是个重要的问题，特别是在考虑包括用于维修和维护目的的运输的其寿命期间的总成本时。本发明的目的是提供海上运输期间结构的稳定性。根据本发明，在运输期间浮式开放型结构被提供有降低重心和/或升高浮心的装置，例如通过在运输模式中被压载的压载罐或添加临时浮力元件。因此，浮式开放型结构的重心可以被置于浮心之下，这对于海上运输过程中的稳定性来说是理想的。根据本发明，通过使用例如预装的系泊线、预装的电网，整体海上安装成本被进一步降低了，提供了安装和维护船只的容易通道等。
图13至14示出了根据本发明的散射系泊浮式风能转换器安装的不同步骤。
图13示出，系泊系统43的系泊线在浮式开放型结构1到达现场之前并且被连接到系泊系统上之前预装。它还表示开放式浮式结构被从系泊系统上拆下并且被拖曳至岸上用于维护和维修目的时的情况。在图13中，传统的非专用的拖船44拖曳安装有三个风轮机2的浮式开放型结构1。在海上运输过程中风轮机的叶片被折叠或缩回。系泊系统43被(临时)附接至临时浮筒46，以当其没有连接浮式开放型结构1时独立浮动。另一非专用的拖船或安装船45被用于通过下述安装系泊线31：将它们从临时浮力结构46上拆下，将它们带至浮式开放型结构1并且连接到它上面(或者，当浮式结构被从系泊系统上拆下用于岸上维护时则相反)。与系泊系统的系泊线一样，输出电缆7在浮式开放型结构1到达和连接之前预装并且也可以被连接至临时浮筒46。
在浮式开放型结构被经由系泊系统固定至海床并且输出电缆7被连接至单一电力电子单元8后，通过扩张或展开风轮机(或如果是水平轴风车则添加风轮机叶片)准备用于操作的风轮机。非专用的拖船或安装船45将临时浮筒46拖曳回岸上。非专用的拖船44或任何维护船可以将其自身系泊至浮式开放型结构1，优选在风轮机的风下游更安全的着陆区域(landing area)中。
图15示出了系索系泊浮式风能转换器的安装步骤。在现场拖曳浮式开放型结构的方法非常类似于在图13中描述的。如果浮式开放型结构1不可压载或者不够稳定，可以添加临时浮力元件47以在运输模式期间关于重心升高浮心。另外，系泊系统可以被提供有临时浮力元件46，以当浮式开放型结构1还没有与其连接时使其保持浮动。因此，在浮式开放型结构的运输过程中，重心被保持得尽可能低以增强整体结构的稳定性。浮式开放型结构1可以在运输和/或接合(hook-up)模式期间被压载，并且在操作模式中可以被部分或完全消除压载。完整的安装包括下述步骤：
-在海上现场预装系索系泊系统的系泊线，竖直定向的系索被提供有临时浮力，
-将具有风轮机2的被压载的浮式开放型结构1拖曳到现场，
-连接浮式开放型结构1和预装的系泊系统的系泊系索18并且通过对浮式开放型结构1消除压载而在被连接的系索上施加张紧力，
-从系索上撤除临时浮力，
-通过扩张、展开或添加风轮机叶片，准备用于操作模式的每个风轮机2。
图16至19示出了根据本发明的随风向变化的浮式风能转换器安装的不同步骤。
图16示出了恰好在系泊系统没有连接至浮式开放型结构时的系统的俯视图，例如在浮式开放型结构1的现场安装期间。图中示出系泊系统包括枢转连接轭29和系泊浮筒30，系泊浮筒30利用锚定点和悬链形状的锚定线31被锚定到海床上。在可替代实施例(图中未示出)中，轭是浮式开放型结构的一部分而不是系泊系统的一部分。安装方法包括下述步骤：
-预装单点系泊系统，包括利用锚定点和悬链形状的锚定线31被锚定在海床上的浮筒30，和电转轴被置于其上并且枢转连接轭29被附接于其上的转盘，输出电缆33也已经预装了，
-将具有风轮机2的浮式开放型结构拖曳到现场，
-将浮式开放型结构的连接点50定位成与刚性枢转连接轭的连接点51面对面，并且借助拖船44在浮式开放型结构1和预装的系泊系统之间建立机械连接，如图17和18中所示，
-通过电转轴在风轮机的电缆7和输出电缆33之间建立电连接(如图19中所示)。
根据本发明的系统和方法的主要优势之一在于本系统是可拆卸的，具有风轮机的浮式开放型结构可以从系泊系统上拆下并且被拖曳至岸上用于维修和维护目的。因此，具有风轮机的第一浮式开放型结构可以被从系泊系统上拆下并且被拖曳至岸上，并且用可连接至系泊系统的具有风轮机的第二浮式开放型结构替换，以缩短总的断电时间，同时对第一浮式开放型结构进行维护或维修。
另一优势是可以在浮式开放型结构1上的其它风轮机被保持于完全工作中的同时停止和维修单一风轮机。因此，安装在单一风轮机塔架顶部的叶片和转子部分的拆除和替换不意味着要停止生产。
图20和21示出了根据本发明的风能转换器的电场的安装。原理与关于单一浮式开放型结构描述的相同。预装系泊系统以及相互连接每个预装的系泊系统的输出电缆33。在图20和21所示的特殊实施例中，预装的单点系泊系统53包括利用锚定点和悬链形状的锚定线31锚定在海床上的浮筒30，以及电转轴32被置于其上并且枢转连接轭29被附接于其上的转盘。
在图21中，示出了被连接至系泊浮筒30上的多个浮式开放型结构1。风向被用箭头66表示，并且因为所有风轮机系统被关于它们的随风向变化的系泊系统53放置在顺风处，所以风轮机被放置成垂直于风向，这是最佳的位置。
电缆7已经安装在每个浮式开放型结构和每个电转轴32之间。发的电如箭头60、61和62所示被输送至中央电力变压器单元(central powertransformer unit)70。中央电力变压器单元70将收集的多个风能转换器系统发的电变压并且以最经济的方式(AC或DC，取决于输出电缆的长度)发送至电网或发送至海岸上。
根据本发明，提供了一种风能转换器装置，所述装置在海上运输过程中以及在操作过程中具有很高的稳定性。它被适于所有类型的风轮机，并且经由广泛熟知并已经证明的根据现场的环境条件和水深都具有优势的系泊系统固定至海床上。本专利申请中建议的安装方法缩短了安装程序的关键路径并且降低了总成本。
海上浮动式发电装置的实施例涉及：
浮动式发电装置，其中，浮式开放型结构在运输模式期间被提供有另外的浮力装置；
浮动式发电装置，其中，浮式开放型结构是可适于任何类型的风车的细长结构；
浮动式发电装置，其中，至少两个风轮机是竖直轴风车；
根据前述的浮动式发电装置，其中，单一风轮机可以在所述浮式开放型结构上的其它风轮机被保持完全工作的同时被停止和维修；
浮动式发电装置，其中，所述浮式开放型结构允许拆除和替换安装在单一的塔架顶部的叶片和转子部分；
根据前述的浮动式发电装置，其中，所述系泊系统在所述浮式开放型结构被连接至所述系泊结构之前安装；
根据前述的浮动式发电装置，其中，具有风轮机的浮式开放型结构可以被从所述系泊系统上拆下并且被拖曳至岸上用于维修和维护目的；
浮动式发电装置，其中，具有风轮机的第一浮式开放型结构可以被从所述系泊系统上拆下并且具有风轮机的第二浮式开放型结构可以被连接至所述系泊系统；
浮动式发电装置，其中，所述系泊系统被提供有用于获得冗余度目的的另外的系泊线；
浮动式发电装置，其中，所述系泊系统被提供有浮力，以使其在没有连接至所述浮式开放型结构时独立浮动；
浮动式发电装置，其中，安装在所述浮式开放型结构上的所述至少两个风轮机被关于所述系泊系统的随风向变化点定位于下风侧；
浮动式发电装置，波浪能发电系统是水下枢转板，其通过在框架内俯仰或旋转运动而从经过的波浪压力前面收集能量，所述枢转板被连接至将波浪运动转变成电的电力输出系统。
海上浮动式发电装置的安装方法，其中，输出电缆也在浮式开放型结构到达和连接之前预装。
海上浮动式发电装置的安装方法，其中，输出电缆在连接所述浮式开放型结构与所述系泊系统之前预装。
海上浮动式发电装置的安装方法，其中，在将所述浮式开放型结构连接至所述系泊系统之后，通过展开或添加风轮机叶片而准备用于操作的每个风轮机。
根据前述的海上浮动式发电装置的安装方法，其中，临时浮力元件在海上运输至安装现场的过程中被添加至所述浮式开放型结构和/或所述系泊系统。
海上浮动式发电装置的安装方法，其中，安装的浮式开放型结构被从所述系泊结构上拆下并且被拖曳至岸上进行维修和维护。
海上浮动式发电装置的安装方法，其中，安装的浮式开放型结构被从所述系泊结构上拆下并且被拖曳至岸上进行维修和维护并且被可连接至所述系泊系统上的第二浮式开放型结构替换。
海上浮动式发电装置的安装方法，其中，系泊线是散射系泊系统的线，包括下述步骤：在海上现场预装输出电缆、将具有至少两个风车的浮式开放型结构拖曳至现场、连接所述浮式开放型结构与预装的系泊系统的系泊线和输出电缆、通过展开或添加风轮机叶片而准备用于操作模式的每个风轮机。
按照前述公开，对于本领域内技术人员很显然的，在不偏离本发明的精神或范围的情况下实施本发明时可以制造很多改动和修改。因此，本发明的范围应根据下面权利要求限定的实质进行解释。

Claims (11)

1.一种浮动式发电装置，包括安装在浮式开放型结构上的至少两个风轮机，所述浮式开放型结构包括利用系泊系统固定至海床的水平和竖直的空心部分制成的框架，每个风轮机在操作模式下设有叶片和转子部分，其被安装在塔架顶部并且经由电缆连接至用于输出由所述至少两个风轮机发的电的水下高压动力输出电缆，所述系泊系统包括至少部分在水面上方延伸的回转轴线并且在水位上方通过臂附接到所述开放型结构，使得所述开放型结构能够围绕所述系泊系统的回转轴线随风向变化，所述系泊系统在其回转轴线上支撑着电转轴，其定子被连接至水下高压动力输出电缆并且其转子被连接至风轮机的电缆，其特征在于，所述浮式开放型结构包括中央控制电力电子单元，其被置于所述浮式开放型结构上并且被经由转轴的转子连接到水下高压动力输出电缆以及连接至风轮机的电缆，其中所述浮式开放型结构可通过枢转轭被连接到回转轴线，所述枢转轭包括从所述开放型结构上的间隔开的连接点延伸至回转轴线的两个互连臂，所述臂形成锐角。
2.根据权利要求1所述的浮动式发电装置，其特征在于，所述浮式开放型结构提供有在运输模式期间被压载的压载罐。
3.根据权利要求1或2所述的浮动式发电装置，其特征在于，所述至少两个风轮机被提供有可折叠或可收缩的叶片。
4.根据权利要求1或2所述的浮动式发电装置，其特征在于，一个或多个浮动式发电装置的输出电缆被连接至中央浮动式发电装置的输出电缆或电力电子单元，以建立海上浮动式发电装置电场。
5.根据权利要求1或2所述的浮动式发电装置，其特征在于，所述浮式开放型结构提供用于维护船只的安全的着陆区域。
6.根据权利要求1或2所述的浮动式发电装置，其特征在于，所述浮式开放型结构可以被连接至臂上和从其上面拆下。
7.根据权利要求1或2所述的浮动式发电装置，其特征在于，所述浮式开放型结构支撑着至少一个水下波浪能发电系统，发的电被输出至还收集风车发的电的单一控制电力电子单元。
8.根据权利要求1或2所述的浮动式发电装置，其特征在于，提供了分离装置以限制在所述高压输出电缆上产生的应力。
9.根据权利要求8所述的浮动式发电装置，其特征在于，所述分离装置包括浮力装置，其被提供于所述高压输出电缆上，以使电缆在朝向海底延伸时能够具有低弯度S形配置。
10.根据权利要求8所述的浮动式发电装置，其特征在于，所述分离装置包括螺旋形多轴电缆装置，其具有连接至所述高压输出电缆的第一端并且具有连接至所述浮式开放型结构上的中央控制电力电子单元的第二端，所述螺旋形电缆装置能够将所述高压输出电缆顶部的弯曲大部分转变成轴中的扭转。
11.根据权利要求9所述的浮动式发电装置，其特征在于，所述分离装置包括提供于所述高压输出电缆上的浮力装置以及螺旋形多轴电缆装置，所述螺旋形多轴电缆装置具有连接至所述高压输出电缆的第一端并且具有连接至所述浮式开放型结构上的中央控制电力电子单元的第二端。
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