CN110001877A - 一种变截面型三浮体式海上风电基础 - Google Patents

一种变截面型三浮体式海上风电基础 Download PDF

Info

Publication number
CN110001877A
CN110001877A CN201910306308.1A CN201910306308A CN110001877A CN 110001877 A CN110001877 A CN 110001877A CN 201910306308 A CN201910306308 A CN 201910306308A CN 110001877 A CN110001877 A CN 110001877A
Authority
CN
China
Prior art keywords
section
triatic stay
variable cross
diameter
wind power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910306308.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110001877B (zh
Inventor
陈超核
杨跃富
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201910306308.1A priority Critical patent/CN110001877B/zh
Publication of CN110001877A publication Critical patent/CN110001877A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110001877B publication Critical patent/CN110001877B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/32—Foundations for special purposes
    • E02D27/42—Foundations for poles, masts or chimneys
    • E02D27/425—Foundations for poles, masts or chimneys specially adapted for wind motors masts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • B63B2035/4433—Floating structures carrying electric power plants
    • B63B2035/446—Floating structures carrying electric power plants for converting wind energy into electric energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/727—Offshore wind turbines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本发明涉及海上风电开发领域，特别是涉及一种变截面型三浮体式海上风电基础，包括三个呈三角形排列的变截面型柱状浮体，三个变截面型柱状浮体结构相同，三个变截面型柱状浮体通过上水平撑杆和下水平撑杆连接；每个变截面型柱状浮体由上至下包括上水平撑杆连接段、近水面段、下水平撑杆连接段以及压载段，上水平撑杆连接段和下水平撑杆连接段的直径均大于近水面段的直径，压载段直径小于下水平撑杆连接段的直径，压载段的底部设有垂荡板，浮体近水面段的直径较小，有效地减小了作用于基础上的波浪外载荷；从本质上降低了基础的波浪运动响应，提高风力发电机的运行效率和使用寿命。

Description

一种变截面型三浮体式海上风电基础
技术领域
本发明涉及海上风电开发领域，特别是涉及一种变截面型三浮体式海上风电基础。
背景技术
发展海上风力发电是我国海洋经济战略的重要支撑点，也是解决常规能源危机、开发新能源的一个主要措施。近海及深海区域蕴藏的风资源十分丰富，是将来一段时期内我国海上风电开发的主战场。随着开发海域水深的增加，固定式风电基础渐渐失去了优越性，浮式风电基础成为了近海及深海区域风电开发的不二选择。
目前投入使用的三浮体式基础，其浮体都是等截面的圆柱型结构，为了提供足够的排水量浮体的直径大都达到了10m左右。因此，这类浮式基础一般都具有较大的水线面，波浪中的运动响应较大，进而影响和限制了风力发电机的效率和使用寿命。如何从本质上减小浮式基础在波浪中的运动响应，此技术难点已成为了近海及深海区域风电开发的瓶颈。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是：提供一种变截面型三浮体式海上风电基础，其能够从本质上减小浮式基础在波浪中的运动响应，提高风力发电机的运行效率和使用寿命。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种变截面型三浮体式海上风电基础，包括三个呈三角形排列的变截面型柱状浮体，三个变截面型柱状浮体结构相同，三个变截面型柱状浮体通过上水平撑杆和下水平撑杆连接；每个变截面型柱状浮体由上至下包括上水平撑杆连接段、近水面段、下水平撑杆连接段以及压载段，上水平撑杆连接段和下水平撑杆连接段的直径均大于近水面段的直径，压载段直径小于下水平撑杆连接段的直径，压载段的底部设有垂荡板。
进一步，上水平撑杆连接段和下水平撑杆连接段的直径相同，压载段的直径大于近水面段的直径。
进一步，每个变截面型柱状浮体的上水平撑杆连接段、近水面段、下水平撑杆连接段、压载段之间均采用圆台型过渡段进行连接。
进一步，三个变截面型柱状浮体呈等边三角形排列，任意两个上水平撑杆连接段之间设有上水平撑杆，任意两个下水平撑杆连接段之间设有下水平撑杆。
进一步，压载段的内部设有压载舱，压载舱内填充有固体压载物。
进一步，垂荡板为圆形的垂荡板。
进一步，近水面段的直径与下水平撑杆连接段的直径比为0.47～0.5，高度比为0.3～0.35。
进一步，压载段的直径与下水平撑杆连接段的直径比值为0.58～0.65，高度比为0.6～0.66。
进一步，上水平撑杆及下水平撑杆的直径与长度的比值均为0.05～0.07。
总的说来，本发明具有以下优点：
(1)、本变截面型三浮体式海上风电基础整体重心较低，具有较大的横摇和纵摇刚度；
(2)、在纵荡、横荡和艏摇自由度上具有较大的附加质量；
(3)、在垂荡、横摇、纵摇、横荡、纵荡和艏摇自由度上具有较大的辐射阻尼；
(4)、浮体近水面段的直径较小，有效地减小了作用于基础上的波浪外载荷；
(5)、从本质上降低了基础的波浪运动响应，可以大大提高风力发电机的运行效率和使用寿命。
附图说明
图1为本发明一种变截面型三浮体式海上风电基础连同塔架、风力发电机一起的总体立体结构示意图。
图2为本发明一种变截面型三浮体式海上风电基础立体结构示意图。
图3为本发明一种变截面型三浮体式海上风电基础平面结构示意图。
其中图1、图2、图3中包括有：
1——变截面型柱状浮体、11——上水平撑杆连接段、12——第一过渡段、13——近水面段、14——第二过渡段、15——下水平撑杆连接段、16——第三过渡段、17——压载段；
2——垂荡板；
3——上水平撑杆、4——下水平撑杆；
5——塔架；
6——风力发电机。
具体实施方式
下面对本发明做详细说明：
如图1、图2、图3所示，一种变截面型三浮体式海上风电基础，主要由呈等边三角形排列的三个相同的变截面型柱状浮体1构成，每个变截面型柱状浮体1由上至下可分为上水平撑杆连接段11、近水面段13、下水平撑杆连接段15以及压载段17，任意两个上水平撑杆连接段11之间设有上水平撑杆3，任意两个下水平撑杆连接段15之间设有下水平撑杆4，三个变截面型柱状浮体1通过上水平撑杆3和下水平撑杆4固接在一起，上水平撑杆连接段11和下水平撑杆连接段15的直径相同，上水平撑杆3和下水平撑杆4的尺寸相同，便于加工和安装；塔架5及风力发电机6位于本基础的几何中心位置处；各浮体上水平撑杆连接段11的直径为8.5m、高度为2m，上水平撑杆连接段11高度与直径的比值较小，使变截面型柱状浮体1在水线面以上的部分高度较矮，稳定性好，近水面段13的直径为4m、高度为7m，下水平撑杆连接段15的直径为8.5m、高度为23m，压载段17的直径为5m、高度为15m，压载段17的直径小于下水平撑杆连接段15的直径，使变截面型柱状浮体1的浮心尽可能向上移，且在压载段17内的压载舱中填充密度为4.5～4.7t/m3的固体压载物，使变截面型柱状浮体1的重心尽可能向下移，形成浮心高于重心一定距离的状态，从而提高了整个基础的抗倾覆能力；各浮体的上水平撑杆连接段11与近水面段13之间设有第一过渡段12其高度为2m，近水面段13与下水平撑杆连接段15之间设有第二过渡段14其高度为2m，下水平撑杆连接段15与压载段17之间设有第三过渡段16其高度为4m；第一过渡段12由上水平撑杆连接段11向近水面段13逐渐减小直径，第二过渡段14由近水面段13向下水平撑杆连接段15逐渐增加直径，第三过渡段16由下水平撑杆连接段15向压载段17逐渐减小直径；每个变截面型柱状浮体1的压载段17内设有压载舱用于填充固体压载物，可以有效地降低基础的重心，使基础具有足够的初稳性，有利于提高基础的横摇和纵摇刚度。另外，在每个变截面型柱状浮体1的底部也就是压载段17的底部设有圆形的垂荡板2，有利于提高基础的垂荡性能。
如图2所示，三个相同的变截面型柱状浮体1呈等边三角形排列，布置对称、稳定性好。各浮体近水面段13的直径仅为4m，与现有技术中大直径浮体基础相比能较大程度地减小波浪外载荷对基础的冲击作用，利于改善基础在风浪中的运动响应。
本发明涉及的一种变截面型三浮体式海上风电基础其优点可以概述如下：
(1)、本变截面型三浮体式海上风电基础浮心高于重心，具有足够的初稳性，横摇和纵摇刚度大；并且，在纵荡、横荡和首摇自由度上具有较大的附加质量，在垂荡、横摇、纵摇、横荡、纵荡和首摇自由度上具有较大的辐射阻尼；
(2)、浮体近水面段的直径较小，有效地减小了作用于基础上的波浪外载荷；
(3)、从本质上降低了基础的波浪运动响应，其垂荡、横摇、纵摇、横荡、纵荡和首摇运动幅度都得到减小，利于上部风力发电机工作。这对提高风机工作效率、减小环境载荷对风机的影响、提高风机寿命等都具有现实意义。
(4)、结合我国近海及深海区域(尤其是南海区域)风浪普遍较大的特点，本变截面型三浮体式海上风电基础具有很大的适用性。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种变截面型三浮体式海上风电基础，其特征在于：包括三个呈三角形排列的变截面型柱状浮体，三个变截面型柱状浮体结构相同，三个变截面型柱状浮体通过上水平撑杆和下水平撑杆连接；每个变截面型柱状浮体由上至下包括上水平撑杆连接段、近水面段、下水平撑杆连接段以及压载段，上水平撑杆连接段和下水平撑杆连接段的直径均大于近水面段的直径，压载段直径小于下水平撑杆连接段的直径，压载段的底部设有垂荡板。
2.按照权利要求1所述的一种变截面型三浮体式海上风电基础，其特征在于：上水平撑杆连接段和下水平撑杆连接段的直径相同，压载段的直径大于近水面段的直径。
3.按照权利要求2所述的一种变截面型三浮体式海上风电基础，其特征在于：每个变截面型柱状浮体的上水平撑杆连接段、近水面段、下水平撑杆连接段、压载段之间均采用圆台型过渡段进行连接。
4.按照权利要求1所述的一种变截面型三浮体式海上风电基础，其特征在于：三个变截面型柱状浮体呈等边三角形排列，任意两个上水平撑杆连接段之间设有上水平撑杆，任意两个下水平撑杆连接段之间设有下水平撑杆。
5.按照权利要求1所述的一种变截面型三浮体式海上风电基础，其特征在于：压载段的内部设有压载舱，压载舱内填充有固体压载物。
6.按照权利要求1所述的一种变截面型三浮体式海上风电基础，其特征在于：垂荡板为圆形的垂荡板。
7.按照权利要求1所述的一种变截面型三浮体式海上风电基础，其特征在于：近水面段的直径与下水平撑杆连接段的直径比值为0.47～0.5，高度比为0.3～0.35。
8.按照权利要求1所述的一种变截面型三浮体式海上风电基础，其特征在于：压载段的直径与下水平撑杆连接段的直径比值为0.58～0.65，高度比为0.6～0.66。
9.按照权利要求1所述的一种变截面型三浮体式海上风电基础，其特征在于：上水平撑杆及下水平撑杆的直径与长度比均为0.05～0.07。
CN201910306308.1A 2019-04-17 2019-04-17 一种变截面型三浮体式海上风电基础 Active CN110001877B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910306308.1A CN110001877B (zh) 2019-04-17 2019-04-17 一种变截面型三浮体式海上风电基础

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910306308.1A CN110001877B (zh) 2019-04-17 2019-04-17 一种变截面型三浮体式海上风电基础

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110001877A true CN110001877A (zh) 2019-07-12
CN110001877B CN110001877B (zh) 2024-07-05

Family

ID=67172347

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910306308.1A Active CN110001877B (zh) 2019-04-17 2019-04-17 一种变截面型三浮体式海上风电基础

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110001877B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111942533A (zh) * 2020-05-26 2020-11-17 大连船舶重工集团有限公司 一种三立柱型式海上风力发电平台系统
CN113086116A (zh) * 2021-05-19 2021-07-09 中国船舶重工集团海装风电股份有限公司 浮式风电平台
CN113283081A (zh) * 2021-05-25 2021-08-20 阳江海上风电实验室 一种抗波浪漂浮式风机基础的设计方法
CN113619741A (zh) * 2021-07-30 2021-11-09 华南理工大学 一种变截面三立柱式海上浮式风电基础
WO2022248948A1 (de) * 2021-05-25 2022-12-01 Aerodyn Consultings Singapore Pte Ltd Schwimmende windenergieanlage
CN116039861A (zh) * 2023-03-03 2023-05-02 天津大学 一种钢混组合多立柱支撑的漂浮式基础

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102146873A (zh) * 2011-03-31 2011-08-10 上海交通大学 具有周向稳定柱的单柱式海上风力发电装置
CN102765466A (zh) * 2012-07-27 2012-11-07 北京金风科创风电设备有限公司 半潜式海上浮动风机基础
CN103010415A (zh) * 2011-09-22 2013-04-03 黄灿光 支撑海上风机和海洋能发电机的预应力混凝土浮式平台
CN103010417A (zh) * 2012-12-21 2013-04-03 天津大学 适应于水深100米以下小水线面海上风电浮式基础
CN106014862A (zh) * 2016-05-19 2016-10-12 哈尔滨工程大学 一种新型浮式多浮子风浪能混合发电装置
CN106114775A (zh) * 2016-08-08 2016-11-16 三海洋重工有限公司 一种平台立柱及海洋平台
US20160369780A1 (en) * 2010-10-15 2016-12-22 Principle Power, Inc. Floating wind turbine platform structure with optimized transfer of wave and wind loads
US20180171986A1 (en) * 2015-07-02 2018-06-21 Seatwirl Ab Floating wind energy harvesting apparatus with improved maintenance
CN109263818A (zh) * 2018-10-10 2019-01-25 中国船舶科学研究中心（中国船舶重工集团公司第七0二研究所） 一种半潜型5mw海上浮动式风力发电平台
CN209938890U (zh) * 2019-04-17 2020-01-14 华南理工大学 一种变截面型三浮体式海上风电基础

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160369780A1 (en) * 2010-10-15 2016-12-22 Principle Power, Inc. Floating wind turbine platform structure with optimized transfer of wave and wind loads
CN102146873A (zh) * 2011-03-31 2011-08-10 上海交通大学 具有周向稳定柱的单柱式海上风力发电装置
CN103010415A (zh) * 2011-09-22 2013-04-03 黄灿光 支撑海上风机和海洋能发电机的预应力混凝土浮式平台
CN102765466A (zh) * 2012-07-27 2012-11-07 北京金风科创风电设备有限公司 半潜式海上浮动风机基础
CN103010417A (zh) * 2012-12-21 2013-04-03 天津大学 适应于水深100米以下小水线面海上风电浮式基础
US20180171986A1 (en) * 2015-07-02 2018-06-21 Seatwirl Ab Floating wind energy harvesting apparatus with improved maintenance
CN106014862A (zh) * 2016-05-19 2016-10-12 哈尔滨工程大学 一种新型浮式多浮子风浪能混合发电装置
CN106114775A (zh) * 2016-08-08 2016-11-16 三海洋重工有限公司 一种平台立柱及海洋平台
CN109263818A (zh) * 2018-10-10 2019-01-25 中国船舶科学研究中心（中国船舶重工集团公司第七0二研究所） 一种半潜型5mw海上浮动式风力发电平台
CN209938890U (zh) * 2019-04-17 2020-01-14 华南理工大学 一种变截面型三浮体式海上风电基础

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111942533A (zh) * 2020-05-26 2020-11-17 大连船舶重工集团有限公司 一种三立柱型式海上风力发电平台系统
CN113086116A (zh) * 2021-05-19 2021-07-09 中国船舶重工集团海装风电股份有限公司 浮式风电平台
CN113283081A (zh) * 2021-05-25 2021-08-20 阳江海上风电实验室 一种抗波浪漂浮式风机基础的设计方法
WO2022248948A1 (de) * 2021-05-25 2022-12-01 Aerodyn Consultings Singapore Pte Ltd Schwimmende windenergieanlage
CN113619741A (zh) * 2021-07-30 2021-11-09 华南理工大学 一种变截面三立柱式海上浮式风电基础
CN116039861A (zh) * 2023-03-03 2023-05-02 天津大学 一种钢混组合多立柱支撑的漂浮式基础

Also Published As

Publication number Publication date
CN110001877B (zh) 2024-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110001877A (zh) 一种变截面型三浮体式海上风电基础
CN102146873B (zh) 具有周向稳定柱的单柱式海上风力发电装置
CN113120182B (zh) 深海多能互补发电生产生活探测综合平台
CN106759454A (zh) 一种全潜分离式风机基础
CN114475947A (zh) 一种漂浮式海上光伏电站半潜式平台
CN106089559B (zh) 海洋波浪能风能综合发电装置
CN102865198A (zh) 一种海上风力发电机的浮式基础
CN207274934U (zh) 一种张力腿式风机平台
CN108839769A (zh) 一种基于漂浮平台的翘尾式波浪能采集装置
CN110356522A (zh) 桩靴型半潜式海上风电平台
CN113107748B (zh) 一种风浪能混合利用的海上浮式发电装置
CN113619742B (zh) 一种混合型浮式海上风机平台及其复合材料边柱的设计构造方法
CN202732245U (zh) 一种海上风力发电机的浮式基础
CN214304175U (zh) 网格化布置的深海漂浮式风机基础
CN215043537U (zh) 一种偏心型半潜式漂浮风机基础
CN114313124A (zh) 一种圆环式海上风机浮式基础
CN214836873U (zh) 一种漂浮式风力、光伏、水力一体化综合发电平台
CN219220634U (zh) 一种海上漂浮式风机基础
CN113086115A (zh) 一种设置抗垂荡立柱的浅海风电半潜平台
CN209938890U (zh) 一种变截面型三浮体式海上风电基础
CN218198751U (zh) 一种半潜型漂浮式风机基础结构
CN114856926A (zh) 一种提高半潜式海上风电基础抗倾覆能力的荡板结构
CN218489865U (zh) 漂浮式风力发电平台及漂浮式风力发电系统
CN216684796U (zh) 一种圆环式海上风机浮式基础
CN217048978U (zh) 一种浮式基础的海上风电装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant