CN107023438A - 一种浮式海上风力发电机和深海养殖网箱的集成系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种浮式海上风力发电机和深海养殖网箱的集成系统，属于海洋可再生能源和水产养殖工程技术领域。该集成系统包括风力发电系统、浮式深海养殖系统和锚链系统；风力发电系统包括风力发电机和半潜浮式海上浮式平台，半潜浮式海上浮式平台包括上浮体、圆形立柱和下浮体；上浮体和下浮体为圆环结构，二者通过三个圆形立柱连接；三台风力发电机周向均布于上浮体上；浮式深海养殖系统包括封闭式圆形网箱和压载块；封闭式圆形网箱上部固定在下浮体底部，下部周向均布有压载块浮式深海养殖系统的电力供应由风力发电系统的风力发电机来实现；锚链系统即为锚链；锚链一端固定在下浮体上，另一端与海床相连，实现下浮体与海床相连。

Description

一种浮式海上风力发电机和深海养殖网箱的集成系统
技术领域
本发明属于海洋可再生能源和水产养殖工程技术领域，尤其涉及到一种浮式海上风力发电机和深海养殖网箱结合的集成系统。
背景技术
风能资源开发对于我国治理大气雾霾、调整能源结构具有重要意义。海上风电开发是风力发电技术的最新方向，但按照目前近海风电场所采用的各种固定于海底的桩式结构(单桩、三桩、导管架式)的传统方法，整个风力机基础的成本将随着海水深度增加而急剧上升，使深海风电场建设在经济上变得不可行，而将风力机安装在漂浮式平台是解决这一问题的有效途径。然而就目前来说，浮式风机的成本依然很高，远海发电系统的电能储存和运输技术是制约深海浮式风电技术的一个重要因素。随着养殖网箱技术的进一步发展，深海养殖是未来水产养殖发展的一个必然趋势，这将有利于开拓未被开发的资源。深海养殖网箱的抗风浪设计以及电力供应无法有效的解决。因此研究一种浮式海上风力发电机和深海养殖网箱的集成系统，在实际工业应用中是非常必要的。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的技术不足，提出浮式海上风机和浮式网箱的集成使用，有效利用浮式平台安装灵活，应用场合广的优点，达到深海浮式发电装置和深海养殖装置的优势互补。该装置结构简单，实用价值高，可有效推动其在工业上的应用。
本发明的技术方案：
一种浮式海上风力发电机和深海养殖网箱的集成系统，包括风力发电系统、浮式深海养殖系统和锚链系统；
所述的风力发电系统包括风力发电机1和半潜浮式海上浮式平台，所述的半潜浮式海上浮式平台包括上浮体2、圆形立柱3和下浮体4；上浮体2和下浮体4为圆环结构，二者通过三个圆形立柱3连接；
所述的风力发电机1内装有叶轮、齿轮变速箱、风能调速机构、发电机和偏航控制系统；叶轮的输出端通过主轴和齿轮变速箱的输入端相连，以增大转速，齿轮变速箱的输出端经风能调速机构使其输出的速度均匀，风能调速机构与发电机相连；偏航控制系统，用于调节风力发电机的方位使其正对风向，以达到更好的捕能效果；三台风力发电机1周向均布于上浮体2上；所述的风力发电机在风能作用下发出电能，给浮式深海养殖系统提供电力；
所述的浮式深海养殖系统包括封闭式圆形网箱5和压载块6；封闭式圆形网箱5上部固定在下浮体4底部，有效降低风浪荷载，提高网箱的抗风浪能力；同时，封闭式圆形网箱5下部周向均布有压载块6，防止封闭式圆形网箱5在潮流和网内鱼群的作用下和锚链系统发生干涉；浮式深海养殖系统的电力供应由风力发电系统的风力发电机1来实现；
所述的锚链系统，即为锚链7；锚链7一端固定在下浮体4上，另一端与海床相连，实现下浮体4与海床相连；
所述的圆形立柱3下部布置固定压载，以降低重心；固定压载可以是混凝土固定压载、矿砂压载以及砂石压载中的一种。
所述的下浮体4中充满压载水，降低集成系统的重心，提高了整体的稳性。
本发明的效果和益处是通过将风力发电机和深海养殖装置结合，共享半潜式浮式海洋平台，风力机产生的电量可以为养殖装置提供电力，和单一的海上风机及海上养殖网箱相比较，增加了单位海域的有效利用，大大提高了系统的经济性，实现装置结构简单，具有较高的实用价值。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图。
图2是锚链分布图。
图3是网箱底部压载块分布图。
图中：1风力发电机；2上浮体；3圆形立柱；4下浮体；5封闭式圆形网箱；6压载块；锚链。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面结合附图和技术方案，对本发明作进一步说明。
如图1，一种浮式海上风力发电机和深海养殖网箱的集成系统包括风力发电机1、上浮体2、圆形立柱3、下浮体4、封闭式圆形网箱5、压载块6和锚链7；三台风力发电机1分别安装在上浮体2的周向均布的三个位置，下浮体4通过三根圆形立柱3和上浮体2相连，封闭式圆形网箱5和下浮体4底部固定，下浮体4通过锚链7将海洋浮式平台固定，12个压载块在网箱底部周向均匀地和封闭式圆形网箱5连接(图3)。
可在的每个圆形立柱3下部布置固定压载，以降低重心。固定压载可以是混凝土固定压载、矿砂压载以及砂石压载中的一种。
下浮体4中可充满压载水，以降低系统的重心，提高了整个结构的稳性。下浮体4位于水面以下的深处，可大大减小波浪作用力。下浮体通过分布式悬列线锚泊系统定位在海底(图2)。
在岸边拼装时，三个圆形立柱3中装载固定压载，下浮体4中不灌注压载水，浮动基础主要靠三个圆形立柱3和下浮体4提供浮力支撑整个浮式风机，使浮式风机基础的吃水较浅；在目标海域正常发电工况下，下浮体4中充满压载水，使浮式风机基础达到设计吃水，既降低了整个浮式风机的基础重心，又提高了稳定性和耐波性。
该方法为：当风力发电机1的叶轮在风力作用下旋转，通过齿轮传动，达到发电机发现需要的转速，发出电能，部分输送至电网，部分用来给浮式深海养殖系统提供电力；浮式深海养殖系统可充分利用海洋空间，从而降低浮式风机的发电成本，同时，采用全潜式网箱，可有效的降低所受风和波浪载荷，避免传统网箱在极端海况下，需要下沉的额外操作；海上浮式平台由锚链固定，保持其稳定性；圆形网箱底部加上压载块，可有效避免在恶劣海况下，网箱和锚链的相互干涉。

Claims (3)

1.一种浮式海上风力发电机和深海养殖网箱的集成系统，其特征在于，所述的集成系统包括风力发电系统、浮式深海养殖系统和锚链系统；
所述的风力发电系统包括风力发电机(1)和半潜浮式海上浮式平台，所述的半潜浮式海上浮式平台包括上浮体(2)、圆形立柱(3)和下浮体(4)；上浮体(2)和下浮体(4)为圆环结构，二者通过三个圆形立柱(3)连接；
所述的风力发电机(1)内装有叶轮、齿轮变速箱、风能调速机构、发电机和偏航控制系统；叶轮的输出端通过主轴和齿轮变速箱的输入端相连，以增大转速，齿轮变速箱的输出端经风能调速机构使其输出的速度均匀，风能调速机构与发电机相连；偏航控制系统，用于调节风力发电机的方位使其正对风向，以达到更好的捕能效果；三台风力发电机(1)周向均布于上浮体(2)上；所述的风力发电机在风能作用下发出电能，给浮式深海养殖系统提供电力；
所述的浮式深海养殖系统包括封闭式圆形网箱(5)和压载块(6)；封闭式圆形网箱(5)上部固定在下浮体(4)底部，有效降低风浪荷载，提高网箱的抗风浪能力；同时，封闭式圆形网箱(5)下部周向均布有压载块(6)，防止封闭式圆形网箱(5)在潮流和网内鱼群的作用下和锚链系统发生干涉；浮式深海养殖系统的电力供应由风力发电系统的风力发电机(1)来实现；
所述的锚链系统，即为锚链(7)；锚链(7)一端固定在下浮体(4)上，另一端与海床相连，实现下浮体(4)与海床相连。
2.根据权利要求1所述的浮式海上风力发电机和深海养殖网箱的集成系统，其特征在于，所述的圆形立柱(3)下部布置固定压载，固定压载是混凝土固定压载、矿砂压载以及砂石压载中的一种。
3.根据权利要求1或2所述的浮式海上风力发电机和深海养殖网箱的集成系统，其特征在于，所述的下浮体(4)中充满压载水。
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