CN108431407B - 海上风电场 - Google Patents

Abstract

一种海上风电场(100)，其具有被放置成形成多个拼接式六边形的拐角的多个地基元件(10)，并且具有多个浮式海上风力发电站(20)，其中在每种情形中，每个六边形内的一个浮式海上风力发电站(20)被连接到形成该六边形的地基元件(10)，其特征在于，该浮式海上风力发电站(20)经由被设计成链条和/或缆绳或链条和缆绳的组合的连接装置(30)被连接到地基元件(10)，并且该连接装置(30)具有允许海上风力发电站(20)在具有长达绕特定六边形中点的六边形外接圆半径的10％的半径的圆形区域内的漂移的长度。

Description

海上风电场

本发明涉及一种海上风电场，其具有被放置成形成多个拼接式六边形的拐角的多个地基元件，并且具有多个浮式海上风力发电站，其中在每种情形中，每个六边形内的一个浮式海上风力发电站被连接到形成该六边形的地基元件。

本发明进一步涉及一种用于建立具有以上所提到的特征的海上风电场的方法。

从DE 10 2012 007 613 A1知晓了一种用于由浮式海上风力发电站组成的风电场的布置，其具有根据多个六边形布置的地基元件的平铺，每个浮式风力发电站被锚定在六边形的轮廓内。

该已知技术方法的目的是向海上地基元件提供浮式风力发电站的振动衰减附连，以便借助于在专利申请中被称作惯常的“软固定”来抵消设施的水平和垂直移位。

DE 10 2012 007 613 A1中的办法通过“在某种意义上说在所有三个维度上完成了对象的束缚”的方式，在每种情形中提供了借助于多条对角拉伸线并且还任选地借助于多条垂直锚定线来固定风电场的每个浮式风力发电站。

借助于绞盘在张力下保持的坚实框架或坚实链接的链条被提供作为拉伸元件或锚定线。浮式海上风力发电站因此被刚性锚定在六边形的中点，并且毗邻风力发电站的对角拉伸线被锚定在被该毗邻风力发电站共用以用于锚定的地基元件上。

然而，该类型的风电场的缺点是在使用对角拉伸绳索来建立风电场及其设备中的高度的努力，对角拉伸绳索的预拉伸必须被精确定义和维护，以使得风力发电站可按固定的方式被安装且无振动。

然而，刚性固定还具有的缺点在于，该类型的风电场经受高磨损，且因此就其用于锚定的结构而言经受高程度的维护工作。另外，将框架连接到风力发电站和/或连接到地基的缆绳绞盘或连接装置经受连贯的高动态载荷，且因此要求例行的监测和维护。

从DE 20 2013 100 004 U1和JP 2004/176626 A知晓了用于浮式风力发电站的其他锚定系统。

因此，本发明的目的是提供一种风电场，其可被容易、快速且成本高效地安装，并且就其地基元件而言具有长的使用寿命。

根据本发明，该目的是通过具有权利要求1的特征的风电场来实现的。从属权利要求阐述了本发明的有利实施例。

本发明的基本概念是提供一种风电场，其具有由多个浮式风力发电站共用的地基元件，其中地基元件是六边形布置的，并且风力发电站在该六边形结构内能够垂直和水平移动。

这一方面可通过地基元件的使用来实现，这些地基元件不仅被精确定位，而且还能够吸收水平载荷和垂直载荷。相比于既未被精确定位也不能吸收垂直载荷的常规锚，根据本发明的地基元件的以拼接式正六边形形式的精确定位是可能的，这导致地基元件上的最佳载荷分布。

另一方面，借助于链条和/或缆绳或链条和缆绳的组合将浮式风力发电站连接到地基元件平均来说在每种情形中降低了作用在地基元件上的动态载荷，因为处于起始状态的连接装置(即，带有坐落在六角形中点的浮式风力发电站)没有被张紧，而取而代之的是具有允许浮式风力发电站移向和移离该六边形中点的水平和垂直移动的长度。因此，连接装置在起始状态中下垂。

如果设施漂移，则仅坐落在与漂移方向相反的连接装置(或者仅坐落在该方向上的几个连接装置)被张紧，而坐落在漂移方向上的连接装置保持未张紧(即，下垂)。

归因于地基元件的精确布置(其不仅可被快速执行，而且作为拼接的结果，还可按节省材料的方式被执行)，并且归因于借助于链条和/或缆绳或链条和缆绳的组合来将浮式风力发电站连接到地基元件，因此与常规方法相比相对不复杂且也可以按多个步骤进行的风电场的系统是可能的。

因此，根据本发明提供了一种海上风电场，其具有形成多个拼接式六边形的拐角的多个地基元件，并且具有多个浮式海上风力发电站，其中在每种情形中，每个六边形内的一个浮式海上风力发电站被连接到形成该六边形的地基元件，其中浮式海上风力发电站经由被设计成链条和/或缆绳或链条和缆绳的组合的连接装置被连接到地基元件，并且该连接装置具有允许海上风力发电站在具有长达绕特定六边形中点的六边形外接圆半径的10％的半径的圆形区域内的漂移的长度。

地基元件按使得它们能够承受水平拉伸载荷以及垂直拉伸载荷的方式配置。地基元件优选地选自包括地基桩柱、重力地基和吸力式桶型地基的地基元件组。

吸力式桶型地基的使用对于风电场在水体均匀床区域中的安装而言是尤其优选的。吸力式桶型地基由底部处敞开的钢筒组成，其被放置在水体床上且随后被泵出。在地基内部由此创建的负压使吸力式桶型地基卷入床中，筒内部的床材料支撑吸力式桶型地基并将其锚定在水体床中。

吸力式桶型地基可用精确定位且按简单和快速的方式来被安装，并且还可通过通过将空气泵入筒来从水体床抬起地基来被容易地移除。

作为缆绳或链条具有大于六角形的地基元件与朝向坐落于水面上的该六边形内的海上风力发电站的缆绳或链条的附连点之间的距离的长度的结果，当其被定位在该六边形的中点处时，连接装置下垂，并且具体而言，该连接装置的更靠近地基元件的区段搁置在水体床上。

当缆绳或链条的长度被张紧时，地基元件将风力发电站在水面上的移动自由完全限制为绝对限度。

根据本发明，该限度位于具有绕特定六边形中点的六边形外接圆半径的10％的最大半径的周界中。

没有必要精确地将链条或缆绳切割成将为斜撑风力发电站所必需的长度，如此本发明在此类风电场的安装期间允许快速、简单的操作。

被设计成链条和缆绳的组合的连接装置优选地用其链条部分连接到地基元件，并用其缆绳部分连接到浮式海上风力发电站(任选地借助于浮标)。

风力发电站被设计为具有浮式地基，在每种情形中，连接装置在单个外围点处被连接到风力发电站，优选地连接到其地基。具体而言，风力发电站按使得它们根据风向和风向中的漂移来自动定向的方式设计。

为了建立具有以上所提到的特征的这样的风电场，根据本发明，还提供了一种用于建立这样的海上风电场的方法，其具有就努力程度和所必需的设置时间而言非常有效的设计。利用该方法，还可以取决于天气状况来执行各个个体步骤并将其他步骤推迟到晚些时间。

根据本发明的用于建立海上风电场的方法提供以下步骤：以使得地基元件形成多个拼接式六边形的拐角的方式将多个地基元件引入到水体床中；借助于在每种情形中被形成为链条和/或缆绳或链条和缆绳的组合的多个连接装置来将在每种情形中形成六边形的地基元件连接到共用的浮标；以及将紧固到该浮标的连接装置连接到浮式风力发电站。

为形成正六边形而引入地基元件有利地发生在借助定位系统(例如，NavstarGPS、DGPS或AGPS)预先确定的位置处。

该方法的一个特别有利的设计在浮标被设计为用于将缆绳或链条连接到浮式风力发电站的耦合时得到实现。在该实施例中，仅需要将浮标连接到浮式风力发电站，以使得紧固到浮标的缆绳或链条不必在附加步骤中从浮标拆除且连接到风力发电站。

另外，海上风力发电站当然必须被连接到水下缆绳。可以在将风力发电站带至风电场之前将水下缆绳(与以上针对缆绳或链条所描述的相同)连接到浮标。

如果如上所述的浮标被设计为机械耦合或者具有供连接到浮式风力发电站的耦合元件，则还可以将浮标设计为用于将水下缆绳连接到风力发电站的电气设备的电耦合。机械连接和电连接可因此在一个步骤中进行。

以下参考附图中所解说的具有特别优选设计的一个示例性实施例来更详细地解释本发明，附图中示出了以下内容：

图1以顶视图示出了根据本发明的具有特别优选设计的风电场的第一示例性实施例的布局图；

图2以顶视图示出了根据本发明的具有特别优选设计的风电场的第二示例性实施例的布局图；

图3示出了根据本发明的具有处于静止位置的若干毗邻布置的浮式风力发电站的风电场的细节；以及

图4示出了来自图3的挠曲且风向来自左侧的风电场的细节。

图1以顶视图示出了根据本发明的具有特别优选设计的风电场的第一示例性实施例的布局图。

风电场100由多个浮式风力发电站20组成，每个均坐落于多个拼接式六边形内，其拐角由被引入到水体床的地基元件10形成。

浮式风力发电站20经由连接装置30被连接到地基元件10，该连接装置30由链条或缆绳或链条和缆绳的组合组成。

在每种情形中，六个地基元件10形成六边形，其中归因于拼接式布置，地基元件10不单单形成一个六边形的拐角，而是更确切而言，形成两个或通常三个毗邻六边形的拐角。在地基元件10的每一个处提供的数字指示六边形的数量，且因此同时指示被连接到特定地基元件10的风力发电站20的数量。

图2以顶视图示出了根据本发明的具有特别优选设计的风电场的第二示例性实施例的布局图。在该布局图中，与图1相比，实现了风电场的细长配置，其中在此同样作为地基元件10的拼接式布置的结果，与按阵列的海上风力发电站的单独布置相比，可实现地基材料的显著节省。

图3示出了根据本发明的具有处于起始位置的若干毗邻布置的浮式风力发电站的风电场的细节。在该位置中，所解说的风电场100中的浮式风力发电站20坐落在六边形中点处的水面上，其中将风力发电站20连接到地基元件10的所有连接装置30下垂。

图4示出了来自图3的挠曲且风向来自左侧的风电场的细节。在这些条件下，风力发电站20在风向上漂移到右侧，使得坐落于风力发电站20左侧的连接装置30收紧，并防止风力发电站20进一步漂移离开。相比而言，坐落于风力发电站20右侧的连接装置30松弛。

Claims (9)

1.一种海上风电场(100)，具有：

–被放置成形成多个拼接式六边形的拐角的多个地基元件(10)，以及

–多个浮式海上风力发电站(20)，其中在每种情形中，每个六边形内的一个浮式海上风力发电站(20)被连接到形成所述六边形的所述地基元件(10)，

其特征在于

所述浮式海上风力发电站(20)经由被设计为链条和/或缆绳或链条和缆绳的组合的下垂的连接装置(30)连接到所述地基元件(10)，

其中所述下垂的连接装置(30)具有允许所述海上风力发电站(20)在具有长达绕特定六边形中点的六边形外接圆半径的10％的半径的圆形区域内的漂移的长度。

2.根据权利要求1所述的海上风电场，其特征在于，所述地基元件(10)选自包括地基桩柱、重力地基和吸力式桶型地基的地基元件(10)的组。

3.根据前述权利要求中任一项所述的海上风电场，其特征在于，被设计成链条和缆绳的组合的所述下垂的连接装置(30)用其链条部分连接到所述地基元件(10)，并用其缆绳部分连接到所述浮式海上风力发电站(20)。

4.一种用于建立根据前述权利要求中任一项所述的海上风电场(100)的方法，其特征在于以下步骤：

–以使得地基元件(10)形成多个拼接式六边形的拐角的方式将多个地基元件(10)引入到水体床中；

–借助于在每种情形中被形成为链条和/或缆绳或链条和缆绳的组合的多个下垂的连接装置(30)来将在每种情形中形成六边形的所述地基元件(10)连接到共用的浮标；以及

–将紧固到所述浮标的所述下垂的连接装置(30)连接到浮式风力发电站(20)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述地基元件(10)选自包括地基桩柱、重力地基和吸力式桶型地基的地基元件(10)的组。

6.根据权利要求4和5中的一项所述的方法，其特征在于，所述地基元件(10)的引入发生在借助定位系统预先确定的位置处。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述浮标具有供连接到所述浮式风力发电站(20)的耦合元件。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于以下步骤：

将所述浮标或所述浮式风力发电站(20)连接到水下缆绳。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述浮标具有用于将所述水下缆绳连接到所述风力发电站(20)的电气设备的电耦合。

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