CN109094749A - 一种由多种支撑平台组成的混合式海上漂浮式风电场 - Google Patents

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王渊博
许子非
余万
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张雯丽
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Abstract

本发明提供了一种由多种支撑平台组成的混合式海上漂浮式风电场，具有这样的特征，包括：多种支撑平台，具有驳船式支撑平台、张力腿式支撑平台、半潜式支撑平台以及Spar式支撑平台，其中，多个支撑平台之间通过悬链线进行配合连接，多个支撑平台上设置有通过风轮的转动将风能转化为电能的风力发电机。多个支撑平台均通过悬链线锚固在海底。风电场边缘支撑平台通过悬链线锚固在海底。多个支撑平台具有共用悬链线系统和独立悬链线系统两种使用方式，共用悬链线系统与独立悬链线系统中的悬链线连接点的位置和数量均相同。多个支撑平台之间的距离为风轮直径的五倍到六倍。

Description

一种由多种支撑平台组成的混合式海上漂浮式风电场
技术领域
本发明涉及一种风电场，具体涉及一种由多种支撑平台组成的混合式海上漂浮式风电场。
背景技术
随着风能行业的发展，海上风电开发已成为必然趋势。因此风电场的建设有着从陆上到海上、从小型到大型、从固定到漂浮的发展趋势。对于海上漂浮式风力机，起支撑作用的是支撑平台，现有的支撑平台主要有驳船式平台、张力腿式平台、半潜式平台及Spar式平台，驳船式平台、半潜式平台及Spar式平台皆通过配以悬链线系统以维持平台的稳定性，张力腿式平台通过张力筋腱系统维持其稳定性。支撑平台稳定性是海上漂浮式风力机能够有效利用海上风能的重要因素。
随着海上风电场的建设，若风电场中海上漂浮式风力机都配有独立的悬链线系统或者张力筋腱系统时，这必然极大程度上的增加了风电场建设成本。为解决这一问题，将对海上漂浮式风电场采用共用悬链线系统，然而这虽然能够减小成本，但是这将会引起另一个重要的问题，支撑平台的动态响应将会增大，漂浮稳定性减小，且现海上漂浮式风电场均是基于同种类的支撑平台建设而成，各平台动态响应特性相同，在共用悬链线系统中，平台与平台间相互作用小，因此整个海上漂浮式风电场的动态性能增大，稳定性减小，所以需要设计一种能够解决上述问题的海上风电场。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种由多种支撑平台组成的混合式海上漂浮式风电场。
本发明提供了一种由多种支撑平台组成的混合式海上漂浮式风电场，具有这样的特征，包括：多种支撑平台，具有驳船式支撑平台、张力腿式支撑平台、半潜式支撑平台以及Spar式支撑平台，其中，多个支撑平台之间通过悬链线进行配合连接，多个支撑平台上设置有通过风轮的转动将风能转化为电能的风力发电机。
在本发明提供的一种由多种支撑平台组成的混合式海上漂浮式风电场中，还可以具有这样的特征：其中，多个支撑平台均通过悬链线锚固在海底。
在本发明提供的一种由多种支撑平台组成的混合式海上漂浮式风电场中，还可以具有这样的特征：其中，风电场边缘支撑平台通过悬链线锚固在海底。
在本发明提供的一种由多种支撑平台组成的混合式海上漂浮式风电场中，还可以具有这样的特征：其中，多个支撑平台具有共用悬链线系统和独立悬链线系统两种使用方式，共用悬链线系统与独立悬链线系统中的悬链线连接点的位置和数量均相同。
在本发明提供的一种由多种支撑平台组成的混合式海上漂浮式风电场中，还可以具有这样的特征：其中，多个支撑平台之间的距离为风轮直径的五倍到六倍。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的一种由多种支撑平台组成的混合式海上漂浮式风电场，风电场由使用共用悬链线系统的多种不同种类支撑平台组成，由于不同支撑平台有着不同的平台特性，各个平台在六个自由度方向的固有频率各不相同，在某一频率下的波浪载荷作用下，固有频率与该频率接近的平台将会产生较大的动态响应，而其他平台动态响应较小，产生较大的动态响应的支撑平台通过共用悬链线系统作用于动态响应较小的支撑平台，两者相互影响，最终使得两者的动态响应达到一种平衡，使得平台最终的动态响应较小且较为稳定。因此，本发明的一种由多种支撑平台组成的混合式海上漂浮式风电场能够有效的降低风电场建设成本并获得更好的稳定性以及更好的动态性能。
附图说明
图1是本发明的实施例中一种由多种支撑平台组成的混合式海上漂浮式风电场的缩略图；
图2是本发明的实施例中四种不同种类的支撑平台的结构示意图；
图3是本发明的实施例中支撑平台在六个方向上的自由度的示意图；
图4是本发明的实施例中由使用独立悬链线系的张力腿式支撑平台组成的风电场结构示意图；
图5是本发明的实施例中由使用共用悬链线系统的张力腿式支撑平台组成的风电场结构示意图；
图6是本发明的实施例中由使用共用悬链线系统的四种不同种类支撑平台组成的混合式海上漂浮式风电场结构示意图；
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。
实施例：
图1是本发明的实施例中一种由多种支撑平台组成的混合式海上漂浮式风电场的缩略图。
如图1所示，一种由多种支撑平台组成的混合式海上漂浮式风电场100，包括多种支撑平台，具有驳船式支撑平台10、张力腿式支撑平台20、半潜式支撑平台30以及Spar式支撑平台40。
多个支撑平台之间通过悬链线进行配合连接。
多个支撑平台上设置有通过风轮的转动将风能转化为电能的风力发电机。
图2是本发明的实施例中四种不同种类的支撑平台的结构示意图，图3是本发明的实施例中支撑平台在六个方向上的自由度的示意图。
如图2和图3所示，支撑平台在六个方向上的自由度分别为沿x、y、z轴方向的纵荡、横荡、垂荡，以及围绕x、y、z轴的纵摇、横摇、首摇。
驳船式平台10具有四根悬链线，驳船式平台10稳定性差，并且对水深不敏感，容易移动安装。
张力腿式平台20具有四根悬链线，张力腿式平台20由于张力筋腱作用，其稳定性好，特别是在垂荡、纵摇及横摇方向。
半潜式平台30具有八根悬链线，半潜式平台30对水深不敏感，稳定性较差，容易移动安装。
Spar式平台40具有三根悬链线，Spar式平台40稳定性好，但垂荡方向稳定性较差。
图4是本发明的实施例中由使用独立悬链线系的张力腿式支撑平台组成的风电场结构示意图，图5是本发明的实施例中由使用共用悬链线系统的张力腿式支撑平台组成的风电场结构示意图。
如图4所示，对于使用独立悬链线系统组成风电场的张力腿式支撑平台20，每个张力腿式支撑平台20上的悬链线数目为4根，整体为16根，支撑平台之间的距离为风轮直径的五倍到六倍。
如图5所示，对于使用独立悬链线系统组成风电场的张力腿式支撑平台20，整体的悬链线数目为12根，支撑平台之间的距离为风轮直径的五倍到六倍。
如图4和图5所示，共用悬链线系统与独立悬链线系统中的悬链线连接点的位置和数量均相同，连接点位置和数目相同能够在一定程度上保持支撑平台在海上的漂浮稳定性，降低海上风、浪、流对平台的影响。
图6是本发明的实施例中由使用共用悬链线系统的四种不同种类支撑平台组成的混合式海上漂浮式风电场结构示意图。
如图6所示，由驳船式支撑平台10、张力腿式支撑平台20、半潜式支撑平台30以及Spar式支撑平台40使用共用悬链线系统来组成风电场时，整体悬链线数目为15根，四种支撑平台之间通过悬链线进行配合连接后再通过其余悬链线锚固于海底，支撑平台之间的距离为风轮直径的五倍到六倍，除了上述四种支撑平台外还能使用其他的支撑平台进行组合连接来建设海上风电场。
实施例的作用与效果
根据本实施例所涉及的一种由多种支撑平台组成的混合式海上漂浮式风电场，采用水动力软件对本实施例进行研究，对比使用独立悬链线系统且同类支撑平台组成的海上漂浮式风力场，使用共用悬链线系统且同种类支撑平台组成的海上漂浮式风电场的建设成本降低约为5.7％，支撑平台的动态响应平均降低约10.7％，对比使用共用悬链线系统且同类支撑平台组成的海上漂浮式风力场，使用共用悬链线系统且由多种支撑平台组成的混合式海上漂浮式风电场使得风电场的建设成本降低约为0.2％，支撑平台的动态响应平均降低了约为3.4％。
综上所述，本实施例所涉及的一种由多种支撑平台组成的混合式海上漂浮式风电场，风电场由使用共用悬链线系统的多种不同种类支撑平台组成，由于不同支撑平台有着不同的平台特性，各个平台在六个自由度方向的固有频率各不相同，在某一频率下的波浪载荷作用下，固有频率与该频率接近的平台将会产生较大的动态响应，而其他平台动态响应较小，产生较大的动态响应的支撑平台通过共用悬链线系统作用于动态响应较小的支撑平台，两者相互影响，最终使得两者的动态响应达到一种平衡，使得平台最终的动态响应较小且较为稳定。因此，本实施例的一种由多种支撑平台组成的混合式海上漂浮式风电场能够有效的降低风电场建设成本并获得更好的稳定性以及更好的动态性能。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种由多种支撑平台组成的混合式海上漂浮式风电场，其特征在于，包括：
多种支撑平台，具有驳船式支撑平台、张力腿式支撑平台、半潜式支撑平台以及Spar式支撑平台，
其中，所述多个支撑平台之间通过悬链线进行配合连接，
所述多个支撑平台上设置有通过风轮的转动将风能转化为电能的风力发电机。
2.根据权利要求1所述的一种由多种支撑平台组成的混合式海上漂浮式风电场，其特征在于：
其中，所述多个支撑平台均通过悬链线锚固于海底。
3.根据权利要求1所述的一种由多种支撑平台组成的混合式海上漂浮式风电场，其特征在于：
其中，所述多个支撑平台具有共用悬链线系统和独立悬链线系统两种使用方式，所述共用悬链线系统与所述独立悬链线系统中的悬链线连接点的位置和数量均相同。
4.根据权利要求1所述的一种由多种支撑平台组成的混合式海上漂浮式风电场，其特征在于：
其中，所述多个支撑平台之间的距离为所述风轮直径的五倍到六倍。
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