CN110015384A - 一种半潜式海上风电和养殖渔场平台综合结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半潜式海上风电和养殖渔场平台综合结构，包括风机和设置在所述风机底部的渔场平台，所述渔场平台包括半潜式框架，所述半潜式框架呈长方体，所述半潜式框架包括四根竖直设置的浮筒和连接浮筒的横撑和斜撑，所述半潜式框架的侧壁及底部均固定有网衣；所述浮筒的底部固定有系泊缆索，所述系泊缆索的底部与设置在海底的锚固定连接。本发明通过整合海上风力发电技术与深远海养殖装备技术，将海上风电直接用于渔场平台的用电设备，节省了远距离输电成本，也为海上风电资源找到了新的出路，缓解了海上风电与陆地火电之间的难于平衡的问题。

Description

一种半潜式海上风电和养殖渔场平台综合结构
技术领域
本发明涉及一种养殖渔场平台，具体地说是一种半潜式海上风电和养殖渔场平台综合结构。
背景技术
目前，我国可开发和利用的风能总储量约为10亿千瓦，然而目前，我国已建和在建的海上风电场大都位于水深约30米内的近海海域。随着沿海地区环境保护的日益重视，以及对海上养殖和航运交通等的影响，风电场在近岸浅海海域的选址将受到更严格的限制，未来海上风电开发逐步走向深海远岸是必然趋势。考虑到深海风能开发的成本和效益，海上风力发电机下部支撑结构由固定式基础形式转变为半潜式结构系统以及风机大型化是两大必然趋势。
我国是世界水产养殖大国，传统近海养殖(内湾海域，水深<10米)一致是海产品供给的重要途径。但由于浅海内湾养殖过于饱和，尤其在环保风暴压力下，近海养殖已不可持续发展；加之人类对高质量海产品的需求量日益增加，海产品供给问题日趋突出。因此，发展深远海养殖(即在20米以深的外海开敞海域开展养殖活动)已成为改善近海生态环境、拓展食物生产空间的必然选择。
深远海风电技术缺陷：深远海风电向陆地远距离输送难度大、成本高、损耗大；海上风电与陆地火电之间的平衡尚存在一定难度。
深远海养殖装备技术缺陷：深远海渔场平台配套的自动化设备等需要持续稳定的供电，如果从陆地铺设海底电缆或单纯使用柴油发电机均不能彻底解决深远海养殖设施装备的能源供应问题；深远海渔场平台的抗风浪能力要求较高，系泊系统设计与施工难度大，整体造价高，单纯靠养殖难以快速收回成本。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种半潜式海上风电和养殖渔场平台综合结构。本发明采用的技术手段如下：
一种半潜式海上风电和养殖渔场平台综合结构，包括风机和设置在所述风机底部的渔场平台，所述风机主要由转子叶片、机舱、塔筒和储能装置组成，所述储能装置设置在所述塔筒内，所述机舱与所述转子叶片连接且所述机舱设置在所述塔筒的顶端；
所述渔场平台包括半潜式框架，所述半潜式框架呈长方体，所述半潜式框架包括四根竖直设置的浮筒和分别设置在所述浮筒顶端和底端并顺次固定连接相临两根所述浮筒的横撑，且每根所述浮筒的顶端均设有两根斜撑，两根所述斜撑的上端均与所述浮筒的顶端固定连接，两根所述斜撑的另一端分别与设置在所述浮筒底端的两根所述横撑固定连接；所述半潜式框架的侧壁及底部均固定有网衣；
所述浮筒的底部固定有系泊缆索，所述系泊缆索的顶部与所述浮筒的底部固定连接，所述系泊缆索的底部与设置在海底的锚固定连接；
所述塔筒的底端通过多根倾斜设置的立柱与设置在所述浮筒顶部的横撑固定连接。
所述浮筒内设有水泵，且所述水泵连接有用于向所述浮筒充水和排水的双向管路。
所述网衣通过多根横向刚绳和纵向钢绳与所述半潜式框架固定连接。网衣可选用聚乙烯或尼龙材质制成。
所述塔筒内置的电能储能装置，储存一定量的风电供渔场平台的用电需要。
半潜式框架上的所述立柱直接承受塔筒传递过来的荷载，所述立柱按照一定角度倾斜，将上部荷载分解成水平荷载和铅直荷载，其中水平荷载通过系泊缆索和锚等装置克服，铅直荷载通过所述浮筒的提供的浮力克服。所述浮筒配备的所述水泵和所述双向管道，实现对所述浮筒进行充、排水，以调节半潜式框架的吃水深度。此外，由于风机在正常作业时，整个结构会因风力作用沿风向产生倾覆力矩，此时可以对迎风侧的浮筒进行充水，对背风侧的浮筒进行排水操作，使得整个结构的重心向迎风侧偏移，形成反向力矩，防止结构发生倾覆。
系泊缆索采用钢缆和铁链组合而成，系泊缆索上端与半潜式框架的浮筒底端连接，下端与固定于海底的锚相连，多个所述系泊缆索以悬链线状辐射分布。悬链线式锚碇系统允许半潜式结构在海浪作用下产生一定的位移，通过系泊缆索自身重量为整个半潜式结构提供回复力，起到缓冲外界海浪荷载的作用，保护结构安全。
本发明具有以下优点：
发明了一种半潜式海上风电和养殖渔场平台综合结构。在我国海上风电和海洋水产养殖同时向深远海进军的时代背景下，有利于加快推动两项产业向深远海进军的步伐。
深远海风电向陆地远距离输送难度大、成本高、损耗大，而用于深远海水产养殖使用的渔场平台的运营，离不开但又无有效的电能供给。本发明通过整合海上风力发电技术与深远海养殖装备技术，将海上风电直接用于渔场平台的用电设备，节省了远距离输电成本，也为海上风电资源找到了新的出路，缓解了海上风电与陆地火电之间的难于平衡的问题。
为了支撑深远海风机的正常作业，需要配备庞大的浮式基础结构，基础结构造价高，并且占据较大的空间资源。本发明充分利用渔场平台与风机基础的共性特点，两种结构有效融合，发明出这种半潜式综合结构，即可支撑上部风机安全作业，又能为海水养殖提供可观的养殖空间，兼具发电和养殖功能。
风力发电主要利用的是上部风机结构，对水面以下无干扰作用；养殖主要利用水面以下的渔场平台，作业运营不会对上部风机产生影响，外围网衣是透空结构，不会对整体结构产生显著影响。风机以渔场平台为基础，二者共用一套锚碇系统，大幅地降低了工程成本。
渔场平台随着海上风机拓展到深远海，可利用空间广、水质优良、海产品品质高，经济效益好。
半潜式框架是刚性结构，网衣通过纲绳固定于框架上，不会因波浪和水流作用产生变形，可以维持稳定的养殖容积。
渔场平台的浮筒可以充、排水，以调节半潜式结构的吃水深度。还可以通过对迎风侧的浮筒进行充水，对背风侧的浮筒进行排水操作，使得整个结构的重心向迎风侧偏移，形成反向力矩，克服风力作用下风机产生的倾覆力矩，防止结构发生倾覆。
基于上述理由本发明可在渔场平台等领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明具体实施方式中一种半潜式海上风电和养殖渔场平台综合结构结构示意图。
图2是本发明具体实施方式中半潜式框架结构示意图。
图3是本发明具体实施方式中网衣结构示意图。
图4是本发明具体实施方式中浮筒内部结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图4所示，一种半潜式海上风电和养殖渔场平台综合结构，包括风机1和设置在所述风机1底部的渔场平台，所述风机1主要由转子叶片11、机舱12、塔筒13和储能装置14组成，所述储能装置14设置在所述塔筒13内，所述机舱12与所述转子叶片11连接且所述机舱12设置在所述塔筒13的顶端；
本实施例中渔场平台所处位置水深为40m，所述叶片转子11的直径为80m，所述塔筒13的高为80m。
所述渔场平台包括半潜式框架2，所述半潜式框架2呈长方体，所述半潜式框架2包括四根竖直设置的浮筒21和分别设置在所述浮筒21顶端和底端并顺次固定连接相临两根所述浮筒21的横撑22，且每根所述浮筒21的顶端均设有两根斜撑，两根所述斜撑23的上端均与所述浮筒21的顶端固定连接，两根所述斜撑23的另一端分别与设置在所述浮筒21底端的两根所述横撑22固定连接；所述半潜式框架2的侧壁及底部均固定有网衣3；
本实施例中所述横撑22的长度为50m，所述横撑的直径为1.5m，所述浮筒的高度为20m，所述浮筒的直径为5m，所述斜撑的直径为1m；
所述浮筒21的底部固定有系泊缆索4，所述系泊缆索4的顶部与所述浮筒21的底部固定连接，所述系泊缆索4的底部与设置在海底的锚5固定连接；所述系泊缆索4包括钢缆和铁链，且本实施例中系泊缆索4总长120m，钢缆和铁链各60m。所述锚5采用大抓力锚.
所述塔筒12的底端通过多根倾斜设置的立柱15与设置在所述浮筒21顶部的横撑22固定连接。
所述浮筒21内设有水泵24，且所述水泵24连接有用于向所述浮筒21充水和排水的双向管路25。
所述网衣3通过多根横向刚绳31和纵向钢绳32与所述半潜式框架2固定连接。网衣3可选用聚乙烯或尼龙材质制成。本实施例中所述网衣为超高分子聚乙烯网，网目边长为20mm，网线直径为1mm。横向纲绳和纵向纲绳均采用聚乙烯绳，且直径为20mm，横向纲绳、纵向纲绳间距均为2m。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种半潜式海上风电和养殖渔场平台综合结构，包括风机和设置在所述风机底部的渔场平台，所述风机主要由转子叶片、机舱、塔筒和储能装置组成，所述储能装置设置在所述塔筒内，所述机舱与所述转子叶片连接且所述机舱设置在所述塔筒的顶端，其特征在于：
所述渔场平台包括半潜式框架，所述半潜式框架呈长方体，所述半潜式框架包括四根竖直设置的浮筒和分别设置在所述浮筒顶端和底端并顺次固定连接相临两根所述浮筒的横撑，且每根所述浮筒的顶端均设有两根斜撑，两根所述斜撑的上端均与所述浮筒的顶端固定连接，两根所述斜撑的另一端分别与设置在所述浮筒底端的两根所述横撑固定连接；所述半潜式框架的侧壁及底部均固定有网衣；
所述浮筒的底部固定有系泊缆索，所述系泊缆索的顶部与所述浮筒的底部固定连接，所述系泊缆索的底部与设置在海底的锚固定连接；
所述塔筒的底端通过多根倾斜设置的立柱与设置在所述浮筒顶部的横撑固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种半潜式海上风电和养殖渔场平台综合结构，其特征在于：所述浮筒内设有水泵，且所述水泵连接有用于向所述浮筒充水和排水的双向管路。
3.根据权利要求1所述的一种半潜式海上风电和养殖渔场平台综合结构，其特征在于：所述网衣通过多根横向刚绳和纵向钢绳与所述半潜式框架固定连接。
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