CN110565678A - 一种导管架与浮筒组合式的海上风机浮式基础 - Google Patents

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李晔
段磊
廖倩
章丽骏
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Abstract

本发明公开了一种导管架与浮筒组合式的海上风机浮式基础，包括若干导管部件、中心浮筒、周向浮筒、系泊系统和锚固基础；其中，若干导管部件的端部之间相互连接并设在中心浮筒的外侧，每根导管部件上安装周向浮筒，导管部件和中心浮筒之间安装支撑部件，构成导管架结构；锚固基础安装在中心浮筒的斜下方，系泊系统连接锚固基础和中心浮筒，导管架结构的角点与中心浮筒之间安装支撑部件。本发明主要有益效果：提供了一种适合于深水风电开发的导管架与浮筒组合式新型海上风机浮式基础。优化结构，减少结构重量，提高运动性能。提高了浮式风机基础对复杂海上风浪流荷载的抵抗能力。结构简单稳定性好，易安装，降低了浮式基础和海上风电开发的成本。

Description

一种导管架与浮筒组合式的海上风机浮式基础
技术领域：
本发明涉及一种浮式海上风机支撑基础领域，具体涉及一种导管架与浮筒组合式的海上风机浮式基础。
背景技术：
风能作为一种绿色能源，其主要利用形式是风力发电。目前全球陆上风电和海上风电开发均有了一定的规模。与陆地风能相比，海洋风能具有优质、稳定及受干扰程度低的优势。然而因海洋环境的特殊性，海上风电的发展速度和规模相比陆上风电仍存在一定的差距。据统计，我国风电可开采总储量约为1000GW，其中250GW为海上风电。截止2018年底，全球风电总装机容量为592GW，其中海上风电装机容量为23GW，占比仅约4％。2018年海上风电新增装机容量为4.5GW，我国首次超越英国和德国，以1.8GW的海上风电新增装机容量领先；但2018年底海上风电总装机容量，我国仍居第三位。海上风电开发仍是我国未来新能源开发的重要热点。
目前海上风电开发主要集中在水深小于50m的浅水近岸区域，其风机多采用固定式风机基础，如重力式，单桩和导管架等基础。
随着水深的增加，这些固定式风机基础的经济性和稳定性变差，需要采用浮式风机基础对深水风电进行开发。浮式海上风机的概念从1972年提出后，随着海上油气行业浮式平台的发展，逐步出现半潜式，Spar和张力腿式3种主要的浮式风机基础类型。但目前均处于发展阶段，其成本优势和适用性仍未完全明确。
因此研究经济性好，结构简单安装方便，稳性好，运动性能好，可有效抵抗极端海况下复杂风浪荷载的浮式海上风机基础具有重要的意义。
发明内容：
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种导管架与浮筒组合式的海上风机浮式基础，包括若干导管部件、中心浮筒、周向浮筒、系泊系统和锚固基础；其中，若干导管部件的端部之间相互连接并设在中心浮筒的外侧，每根导管部件上安装周向浮筒，导管部件和中心浮筒之间安装支撑部件，构成导管架结构；锚固基础安装在中心浮筒的斜下方，系泊系统连接锚固基础和导管架结构的角点，导管架结构的角点与中心浮筒之间安装支撑部件。
在一个实施例中，导管架结构构成三棱柱或六面体结构。
在一个实施例中，中心浮筒为圆柱形中空环形结构，设在所述三棱柱或六面体结构的结构内部的中心，所述中心浮筒的内部可设置浮舱、可变压载舱、储能舱、控制缆舱之一或组合，在所述中心浮筒的底部安装电缆。
在一个实施例中，中空环形结构的内环直径略大于所述导管部件的直径；可通过连接装置套装在所述导管部件上。
在一个实施例中，导管部件上可均布一个或多个所述的周向浮筒。
在一个实施例中，在所述导管架结构底部的角点与所述中心浮筒之间斜向安装所述支撑部件，其与所述中心浮筒之间的夹角范围10°-60°。
在一个实施例中，中心浮筒通过风机塔筒连接段连接风机塔筒，连接风机塔筒上部连接风机。
在一个实施例中，导管架结构底部的角点设置系泊系统的系泊点。
在一个实施例中，支撑部件为导管部件。
本发明所述的主要具有如下优点和有益效果：
(1)提供了一种适合于深水风电开发的导管架与浮筒组合式新型海上风机浮式基础；
(2)优化结构，减少结构重量，提高运动性能；
(3)提高了浮式风机基础对复杂海上风浪流荷载的抵抗能力；
(4)结构简单稳定性好，易于安装，降低了浮式基础和海上风电开发的成本。
附图说明：
图1揭示了本发明一种实施方式中，一种导管架与浮筒组合式的海上风机浮式基础的侧视图；
图2揭示了本发明另一种实施方式中，一种导管架与浮筒组合式的海上风机浮式基础的俯视图；
图3揭示了本发明另一种实施方式中，一种导管架与浮筒组合式的海上风机浮式基础的立体结构示意图。
其中，1-中心浮筒，2-水平支撑部件，3-周向浮筒,4-斜向支撑部件，5-系泊系统，6-电缆，7-锚固基础，8-浮舱，9-储能舱，10-控制缆舱,11-可变压载舱,12-风机塔筒，13-风机，14-导管部件的端部，15-导管部件，16-导管架结构的角点，161-导管架结构底部的角点。
具体实施方式：
本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
参考图1并结合图2和图3，图1揭示了本发明一种实施方式中，一种导管架与浮筒组合式的海上风机浮式基础的侧视图。图2揭示了本发明另一种实施方式中，一种导管架与浮筒组合式的海上风机浮式基础的俯视图。图3揭示了本发明另一种实施方式中，一种导管架与浮筒组合式的海上风机浮式基础的立体结构示意图。
在图1中，一种导管架与浮筒组合式的海上风机浮式基础，包括若干导管部件15、中心浮筒1、周向浮筒3、系泊系统5和锚固基础7；其中，若干导管部件的端部14(参考图2)之间相互连接并设在中心浮筒1的外侧，每根导管部件15上安装周向浮筒3，导管部件15和中心浮筒1之间安装支撑部件，构成导管架结构；锚固基础7安装在中心浮筒的斜下方，系泊系统5连接锚固基础7和导管架结构的角点，导管架结构的角点16与中心浮筒1之间安装支撑部件(参考图3)。
优选地，导管架结构可以构成三棱柱或六面体结构及其他多面体形式。
作为更优选地技术特征，导管架结构可以构成正三棱柱或正六面体结构。
优选地，中心浮筒1为圆柱形中空环形结构，设在三棱柱或六面体结构的结构内部的中心，中心浮筒1的内部可设置浮舱8、可变压载舱11、储能舱9、控制缆舱10之一或者组合，在中心浮筒1的底部安装电缆6。
可以理解的是，
优选地，中空环形结构的内环直径略大于所述导管部件的直径；可通过连接装置套装在所述导管部件上(图中未标注)。
优选地，导管部件15上可均布一个或多个所述的周向浮筒3。
优选地，在导管架结构底部的角点161与中心浮筒1之间斜向安装支撑部件4，其与中心浮筒1之间的夹角范围为10°-60°。
优选地，中心浮筒通过风机塔筒连接段连接风机塔筒，连接风机塔筒上部连接风机。
优选地，导管架结构底部的角点161设置系泊系统的系泊点。
优选地，支撑部件可以为导管部件。
可以理解的是，支撑部件通过焊接与其他部件连接；
可以理解的是，斜向支撑部件数目可以对应为3或者4；
可以理解的是，一种导管架与浮筒的组合结构整体通过悬链线系泊或张紧系泊通过多种新型海工锚固基础固定在海床。
本发明的技术方案给出了一种导管架与浮筒组合式新型海上风机浮式基础，通过采用导管架和多个浮筒相结合的方式，提高了浮式风机基础对复杂海上风浪流荷载的抵抗能力，提高浮式风机的运动性能；结构简单稳定性好，易于安装，降低了浮式基础和海上风电开发的成本，是一种新型的海上风机浮式基础形式。同时也有效解决了目前浮式海上风机支撑基础类型缺乏，成本高，抗极端海况复杂荷载能力不足的问题。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种导管架与浮筒组合式的海上风机浮式基础，其特征在于：包括若干导管部件、中心浮筒、周向浮筒、系泊系统和锚固基础；其中，
若干导管部件的端部之间相互连接并设在中心浮筒的外侧，每根导管部件上安装周向浮筒，导管部件和中心浮筒之间安装支撑部件，构成导管架结构；锚固基础安装在中心浮筒的斜下方，系泊系统连接锚固基础和导管架结构的角点。
2.如权利要求1所述的海上风机浮式基础，其特征在于：所述导管架结构构成三棱柱或六面体结构。
3.如权利要求2所述的海上风机浮式基础，其特征在于：所述中心浮筒为圆柱形中空环形结构，设在所述三棱柱或六面体结构的结构内部的中心，所述中心浮筒的内部可设置浮舱、可变压载舱、储能舱、控制缆舱之一或组合，在所述中心浮筒的底部安装电缆。
4.如权利要求3所述的海上风机浮式基础，其特征在于：所述中空环形结构的内环直径略大于所述导管部件的直径；可通过连接装置套装在所述导管部件上。
5.如权利要求1所述的海上风机浮式基础，其特征在于：所述导管部件上可均布一个或多个所述的周向浮筒。
6.如权利要求1所述的海上风机浮式基础，其特征在于：在所述导管架结构底部的角点与所述中心浮筒之间斜向安装所述支撑部件，其与所述中心浮筒之间的夹角范围10°-60°。
7.如权利要求1所述的海上风机浮式基础，其特征在于：所述中心浮筒通过风机塔筒连接段连接风机塔筒，连接风机塔筒的上部连接风机。
8.如权利要求1所述的海上风机浮式基础，其特征在于：所述导管架结构底部的角点设置系泊系统的系泊点。
9.如权利要求1所述的海上风机浮式基础，其特征在于：所述支撑部件为导管部件。
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