CN103010417A - 适应于水深100米以下小水线面海上风电浮式基础 - Google Patents
适应于水深100米以下小水线面海上风电浮式基础 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种适应于水深100米以下小水线面海上风电浮式基础，包括位于上部的浮力舱、连接在所述浮力舱下面的主动压载舱、位于下部的水泥压载舱和锚泊系统，所述主动压载舱的截面比所述浮力舱的截面大，所述主动压载舱和所述水泥压载舱通过桁架结构连接。本发明水线面小，稳定性和抵抗风浪的能力强，工程造价和安装成本均较低，经济性较好，施工简便。解决了水深变小带来的稳性和耐波性能降低等技术困难，可以安装在100米以下水域，作为5MW左右大功率风机的浮式基础。
Description
技术领域
本发明属于海上新能源技术领域，涉及一种新型海上风电浮式基础结构。
背景技术
风力发电是世界上发展最快的绿色能源技术。在陆地风电场建设快速发展的同时，人们已经注意到陆地风能利用所受到的一些限制，如占地面积大、噪声污染等问题，而海上风能具有风速高、风资源持续稳定、发电量大等优点，因此随着海上风电的发展，海洋将成为一个迅速发展的风电市场。
在海上风电领域，水深分为三个区域：浅海域（水深小于20米），过渡海域（20米至五十米），及深海域（大于五十米）。传统的固定式基础（如单桩平台、多桩平台、混凝土重力平台、导管架平台等）适用于浅海域及部分过渡海域。根据欧美海上风能资源分布及发展趋势分析，浅海域风电场的建设已经远远不能满足风能发展的要求，海上风电场有向深海域发展的趋势与必要，海上风电浮式基础应运而生。
目前，为了满足风机发电期间浮式基础稳定性的需要，海上风电浮式基础都安装在150米水深以上，甚至更大的水深，这会使得浮式基础结构的建造和安装成本大幅增加，施工难度加大。因此，需要开发适应较小水深的风电浮式基础，以便降低工程造价和安装成本，提高风电装备的经济性。在海域水深变小时，基础结构的吃水降低，排水量减少，这不利于风电浮式基础的稳定性和抵抗风浪的能力。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种适应于水深100米以下小水线面海上风电浮式基础，该基础工程造价和安装成本均较低，经济性较好，应用于水深80至100米范围内的5MW大型风机，能使海上风机在额定海况下正常工作，并能在极端海况条件下自存。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种适应于水深100米以下小水线面海上风电浮式基础，包括位于上部的浮力舱、连接在所述浮力舱下面的主动压载舱、位于下部的水泥压载舱和锚泊系统，所述主动压载舱的截面比所述浮力舱的截面大，所述主动压载舱和所述水泥压载舱通过桁架结构连接。
所述主动压载舱内设有若干主动压载舱室，所述主动压载舱室内设有压载主动调节系统。
所述浮力舱和主动压载舱均为圆柱体。
所述桁架结构中设有垂荡板。
所述锚泊系统采用悬链线式锚链，所述锚链的导缆孔设置在所述主动压载舱的底部，所述锚链与海底连接。
本发明具有的优点和积极效果是：
一）本发明通过将浮力舱和水泥压载舱分离设计，使其在保证风机正常发电条件下，吃水深度大幅降低。进而扩大了海上风电浮式基础的使用范围。与目前浮式基础200米水深相比，本浮式基础可以应用于100米以下水深。
二）浮力舱和主动压载舱均采用圆柱体，上下布置，浮力舱截面较小，能减小水线面面积，使得结构受到的波浪力大大降低，减少结构对强度的要求，因此能够降低用钢量；同时使垂荡自振周期远离波浪周期，减小运动响应。主动压载舱截面较大，在主动压载舱内设置若干主动压载舱室，通过主动调节压载量，来补偿风力和风速的显著变化，使基础保持竖直，保证风机正常工作。
三）用桁架结构连接主动压载舱和水泥压载舱，桁架结构由弦杆、横撑、斜撑组成，桁架结构能减轻基础的重量，同时减小波流穿过时的载荷。在桁架结构中设置垂荡板，增加垂荡方向的附加质量和阻尼，以减小垂荡响应。
综上所述，本发明水线面小，稳定性和抵抗风浪的能力强，工程造价和安装成本均较低，经济性较好，施工简便。解决了水深变小带来的稳性和耐波性能降低等技术困难，可以安装在100米以下水域，作为5MW左右大功率风机的浮式基础。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1、浮力舱，2、主动压载舱，3、垂荡板，4、水泥压载舱，5、桁架结构，6、锚泊系统。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1，一种适应于水深100米以下小水线面海上风电浮式基础，包括位于上部的浮力舱1、连接在所述浮力舱1下面的主动压载舱2、位于下部的水泥压载舱3和锚泊系统，所述主动压载舱2的截面比所述浮力舱1的截面大，所述浮力舱和所述水泥压载舱4通过桁架结构5连接。
所述浮力舱1和所述主动压载舱2均为圆柱体，所述主动压载舱2内设有若干主动压载舱室，所述主动压载舱室内设有压载主动调节系统。
所述桁架结构5中设有垂荡板3。
所述锚泊系统6采用悬链线式锚链，所述锚链的导缆孔设置在所述主动压载舱2的底部，所述锚链与海底连接。
本发明在设计的过程中，考虑到海上风机的机舱和叶片的较大的重量在水面以上80-100m，并受到较大的风载荷，为使风机正常发电，必须保证基础风浪中的稳性和抵抗风浪载荷的能力。为此，设置水泥压载舱，使基础重心下移。同时为使基础适用100m内水深，避免结构过大的吃水，在基础上部设置浮力舱，以增加浮力，提高浮心位置。浮力舱采用圆柱体，并在其下面连接主动压载舱，浮力舱截面较小，能够减小水线面面积，使得结构受波浪力大大降低，减少结构对强度的要求，因此能够降低用钢量；同时使垂荡自振周期远离波浪周期，减小运动响应。主动压载舱截面较大，内部设置主动压载舱室，通过主动调节压载功能，补偿风力和风速的显著变化，使浮式基础保持竖直，保证风机正常发电作业。桁架结构由弦杆、横撑、斜撑组成，能减轻整个基础的重量，同时减小波流穿过时的载荷。在桁架结构中设置垂荡板，增加垂荡方向的附加质量和阻尼，以减小垂荡响应。基础下部采用水泥压载舱，能够降低整个基础的重心，使重心低于浮心，提高基础的稳性，同时增加整体结构的横摇阻尼和纵摇阻尼。在发生横摇和纵摇运动时，水泥压载舱能显著减小运动响应，并增加回复力。在本发明中，锚泊系统采用六根悬链线形式锚链，依靠自身的重力限制基础的横荡和纵荡运动，同时能够提供基础结构的回复力，锚链导缆孔设置在主动压载舱底部并与海底连接。
本发明用于为海上大型风机提供支撑基础，可保证风机在正常工作状况下的稳性，在风浪流作用下发生较小的运动响应，在风暴自存状态条件下，能保证风机的安全。在具体实施过程中，首先需要把基础拖航至预定地点，再用系泊系统进行定位，最后安装浮式基础及风机。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的专业人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种适应于水深100米以下小水线面海上风电浮式基础，其特征在于，包括位于上部的浮力舱、连接在所述浮力舱下面的主动压载舱、位于下部的水泥压载舱和锚泊系统，所述主动压载舱的截面比所述浮力舱的截面大，所述主动压载舱和所述水泥压载舱通过桁架结构连接。
2.根据权利要求1所述的适应于水深100米以下小水线面海上风电浮式基础，其特征在于，所述主动压载舱内设有若干主动压载舱室，所述主动压载舱室内设有压载主动调节系统。
3.根据权利要求1所述的适应于水深100米以下小水线面海上风电浮式基础，其特征在于，所述浮力舱和主动压载舱均为圆柱体。
4.根据权利要求1或2所述的适应于水深100米以下小水线面海上风电浮式基础，其特征在于，所述桁架结构中设有垂荡板。
5.根据权利要求1所述的适应于水深100米以下小水线面海上风电浮式基础，其特征在于，所述锚泊系统采用悬链线式锚链，所述锚链的导缆孔设置在所述主动压载舱的底部，所述锚链与海底连接。
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| C05 | Deemed withdrawal (patent law before 1993) | ||
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