CN111071400B - 漂浮式海上风电场及漂浮式海上风电场的系泊集成方法 - Google Patents

Abstract

发明涉及一种漂浮式海上风电场及漂浮式海上风电场的系泊集成方法，漂浮式海上风电场，包括：第一锚基；至少两个浮式风机，所述浮式风机漂浮于海面上；至少两个所述浮式风机环绕同一个所述第一锚基间隔设置；所述浮式风机上连接有多根系泊线；至少两个所述浮式风机上的一根所述系泊线与同一个所述第一锚基连接。将至少两个浮式风机的一根系泊线集合在同一个第一锚基上，有效减少第一锚基的用量，有效节约第一锚基的制造和安装成本，同时极大收缩了漂浮式海上风电场占用的海域范围。在浅水域采用共用锚点方法，有效减少锚的用量，有效节约锚的成本；在深水域采用共用锚链方法，有效减少锚链的用量，有效节约锚链的成本。

Description

漂浮式海上风电场及漂浮式海上风电场的系泊集成方法

技术领域

发明涉及风力发电领域，特别是涉及一种漂浮式海上风电场及漂浮式海上风电场的系泊集成方法。

背景技术

随着全球对清洁的可再生能源的日益增长的需求，当前风电已成为商业化程度最高的可再生清洁能源技术之一，并呈现蓬勃发展的态势，风机逐渐从陆地走向海洋，从近海走向远海。然而，固定式的海上风机因为技术和经济问题，其运用被限制在50-60m水深以内的海域，为了获得更优质的风能以及拓展风能发展的空间资源，漂浮式风机技术近年来应运而生，并受到国内外同行的广泛关注。

相比于固定式海上风机，漂浮式风机的浮动支撑平台必须通过系泊系统进行空间位置和运动约束，通常采用的悬链式和斜张紧式的系泊系统呈伞形张开，占据的海域范围较大，造成海域空间浪费，挤占该海域的其他用途，最终导致整个漂浮式海上风电场综合建设成本上升。另外，漂浮式海上风电场通常由多个浮式风机构成，每个浮式风机对应多个锚基结构，且各个锚基结构不能被其他浮式风机复用，即一个锚基只能对应于一个浮式风机，造成漂浮式海上风电场的锚基成本高。两种因素均不利于海上浮式风电商业化的进一步发展。

发明内容

基于此，有必要针对目前传统技术的问题，提供一种漂浮式海上风电场及漂浮式海上风电场的系泊集成方法。

一种漂浮式海上风电场，包括：

第一锚基，所述第一锚基连接海床；

至少两个浮式风机，所述浮式风机漂浮于海面上；至少两个所述浮式风机环绕同一个所述第一锚基间隔设置；所述浮式风机上连接有多根系泊线；至少两个所述浮式风机上的一根所述系泊线与同一个所述第一锚基连接。

上述漂浮式海上风电场通过将至少两个浮式风机的一根系泊线集合在同一个第一锚基上，有效的减少第一锚基的用量，有效节约第一锚基的制造和安装成本，同时极大地收缩了漂浮式海上风电场占用的海域范围，提高了海域利用率，有利于降低海上风机的建设成本。

在其中一个实施例中，多个所述浮式风机沿纵向间隔设置形成浮式风机组，多个所述浮式风机组沿横向间隔设置，相邻两个所述浮式风机组之间设置有预设数量的所述第一锚基。

在其中一个实施例中，相邻两个所述浮式风机组之间的所述浮式风机沿纵向交错间隔设置。

在其中一个实施例中，所述第一锚基为锚或锚链。

在其中一个实施例中，所述系泊线与所述第一锚基之间的连接点均匀设于所述第一锚基上。

一种漂浮式海上风电场的系泊集成方法，包括以下步骤：

根据系泊区域的水深情况选择系泊方案，所述系泊方案包括共用锚点方法及共用锚链方法；

若系泊区域为浅水域，则选择所述共用锚点方法，所述共用锚点方法为：将多个浮式风机上的系泊线连接于同一个锚；若系泊区域为深水域，则选择所述共用锚链方法，所述共用锚链方法为：将多个浮式风机上的系泊线连接于同一根锚链。

上述漂浮式海上风电场的系泊集成方法，在浅水域采用共用锚点方法，即将多个浮式风机的系泊线集合在同一个锚上，有效减少锚的用量，从而有效节约锚的成本，同时极大收缩了漂浮式海上风电场占用海域的范围，提高了海域利用率，有利于降低海上风机的建设成本；在深水域采用共用锚链方法，即将多个浮式风机的系泊线集合在同一个锚链上，有效减少锚链的用量，从而有效地节约锚链的成本，同时极大地收缩了漂浮式海上风电场占用海域的范围，提高了海域利用率，有利于降低海上风机的建设成本。

在其中一个实施例中，在所述共用锚点方法中，多个所述浮式风机上的系泊线与所述锚之间的连接点均匀设置在所述锚上。

在其中一个实施例中，所述锚为重力锚、桩锚或吸力锚。

在其中一个实施例中，在所述共用锚链方法中，所述锚链包括共用锚、共用浮体及连接所述共用锚及所述共用浮体的共用锚链，多个所述浮式风机上的系泊线与同一个所述锚链的共用浮体连接。

在其中一个实施例中，所述共用锚为重力锚、桩锚或吸力锚。

附图说明

图1为发明第一实施例的漂浮式海上风电场的结构示意图；

图2为图1漂浮式海上风电场的俯视图；

图3为图1漂浮式海上风电场的锚的结构示意图；

图4为发明第二实施例的漂浮式海上风电场的结构示意图；

图5为图4漂浮式海上风电场的俯视图；

图6为图4漂浮式海上风电场的锚链的结构示意图；

图7为发明漂浮式海上风电场的系泊集成方法的流程示意图。

附图中各标号的含义为：

锚10，链环11，浮式风机20，系泊线21，浮式风机组30，第二锚基40，第三锚基50；

锚链10a，共用锚11a，共用浮体12a，共用锚链13a，链环14a，浮式风机20a，系泊线21a，浮式风机组30a，第二锚基40a，第三锚基50a。

具体实施方式

为了便于理解发明，下面将对发明进行更全面的描述。但是，发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

请参考图1至图3，为发明第一实施例的漂浮式海上风电场，包括第一锚基及至少两个浮式风机20。第一锚基连接海床；浮式风机20漂浮于海面上，浮式风机20的形式可以为立柱型浮式风机、半潜型浮式风机或驳船型浮式风机；至少两个浮式风机20环绕同一个第一锚基间隔设置；浮式风机20上连接有多根系泊线21；至少两个浮式风机20上的一根系泊线21与同一个第一锚基连接。

上述漂浮式海上风电场通过将至少两个浮式风机20的一根系泊线21集合在同一个第一锚基上，有效的减少整个风场的第一锚基的用量，有效节约第一锚基的制造和安装成本，同时极大地收缩了漂浮式海上风电场占用的海域范围，提高了海域利用率，有利于降低海上风机的建设成本。第一锚基能同时承受浮式风机20的水平方向和垂直方向的拉力，确保浮式风机20能够被合理地约束于特定的空间机位点附近。

请参考图2，具体地，多个浮式风机20沿纵向间隔设置形成浮式风机组30，多个浮式风机组30沿横向间隔设置，第一锚基的数量为多个，相邻两个浮式风机组30之间设置有预设数量的第一锚基。进一步地，如图2，相邻两个浮式风机组30之间的浮式风机20沿纵向交错间隔设置，进一步减少漂浮式海上风电场占用的海域范围，即进一步地提高海域利用率。

在一些实施例中，至少两个浮式风机20环绕同一个第一锚基均匀间隔设置，系泊线21与第一锚基之间的连接点均匀设于第一锚基上，确保第一锚基受力均衡。

请参考图1及图2，在本实施例中，第一锚基为锚10，即至少两个浮式风机20的一根系泊线共用一个锚10，有效减少整个风场的锚10的用量，从而有效节约锚10的制造和安装成本，适用于水深为100m以内的浅水域；进一步地，锚10可以为重力锚、桩锚或吸力锚。请参考图3，锚10上设有至少两个链环11，至少两个链环11沿锚10的外周壁均匀间隔设置，同一个锚10上的链环11分别与至少两个浮式风机20上的一根系泊线21连接。

请参考图1及图2，浮式风机20上的多根系泊线21沿浮式风机20的外周侧均匀间隔设置，有效保证浮式风机20受力的均匀性，确保浮式风机20漂浮在海面上的稳定性。在本实施例中，浮式风机20上连接有三根系泊线21，三个浮式风机20环绕同一个锚10均匀间隔设置，三个浮式风机20上的一根系泊线与同一个锚10连接，锚10上的链环11数量为三个，三个链环11沿锚10的外周壁均匀间隔设置。

进一步地，漂浮式海上风电场还包括第二锚基40，第二锚基40设于风电场的外边缘，位于风电场外边缘的相邻两个浮式风机20上的一根系泊线21与相邻的一个第二锚基40连接，有效减少第二锚基40的用量，从而有效节约第二锚基40的制造和安装成本，进一步减少对海域的占用范围。需要说明的是，第二锚基40的结构与第一锚基的结构相同。

更进一步地，漂浮式海上风电场还包括第三锚基50，第三锚基50也设于风电场的外边缘，位于风电场外边缘的一个浮式风机20上的一根系泊线21与相邻的一个第三锚基50连接，使得浮式风机20上剩余的系泊线21也能够被固定，确保位于风电场外边缘的浮式风机20能够稳定地漂浮在海面上。需要说明的是，第三锚基50的结构也与第一锚基的结构相同。

在本实施例中，浮式风机组30的数量为四个，位于风电场相对两侧的浮式风机组30各包括两个浮式风机20，位于风电场中间的两个浮式风机组30各包括三个浮式风机20，第一锚基的数量为5个，第二锚基40的数量为4个，第三锚基50的7个。

请参考图4至图6，为发明第二实施例的漂浮式海上风电场，包括第一锚基及至少两个浮式风机20a，第一锚基连接海床；浮式风机20a漂浮于海面上；至少两个浮式风机20a环绕同一个第一锚基间隔设置；浮式风机20a上连接有多根系泊线21a；至少两个浮式风机20a上的一根系泊线21a与同一个第一锚基连接。浮式风机20a的结构与第一实施例的浮式风机20的结构相同；不同点在于，第一锚基为锚链10a，即至少两个浮式风机20a的一根系泊线21a共用一个锚链10a，有效减少锚链10a的用量，从而有效节约锚链10a的制造和安装成本，同时，极大地收缩漂浮式海上风电场所占用的海域范围，提高海域利用率，且通过锚链10a将各个浮式风机20a的系泊线21a进行一定程度隔离，尽可能地保持了各个浮式风机20a的独立性，适用于水深为100m以上的深水域。

请参考图6，具体地，锚链10a包括共用锚11a、共用浮体12a及连接共用锚11a及共用浮体12a的共用锚链13a。共用锚11a连接海床，共用锚11a能够同时承受水平方向和垂直方向的拉力，共用锚11a可以为重力锚、桩锚或吸力锚。至少两个浮式风机20a上的一根系泊线21a与同一个锚链10a的共用浮体12a连接；进一步地，共用浮体12a上设置有至少两个链环14a，至少两个链环14a沿共用浮体12a的外周壁均匀间隔设置，同一个共用浮体12a上的链环14a分别与多个浮式风机20a上的一根系泊线21a连接，以确保共用浮体12a受力的均衡性，即确保锚链10a受力的均衡性。共用锚链13a为张紧式系泊，共用锚链13a可以是钢缆结构或由复合材料构成的张力腿结构。

请参考图4及图5，进一步地，漂浮式海上风电场还包括第二锚基40a，第二锚基40a设于风电场的外边缘，位于风电场外边缘的相邻两个浮式风机20a上的一根系泊线21a与相邻的一个第二锚基40a连接，通过位于风电场外边缘的相邻两个浮式风机20a共用一个第二锚基40a，有效减少第二锚基40a的用量，从而有效节约第二锚基40a的制造和安装成本，进一步减少对海域的占用范围。需要说明的是，第二锚基40a的结构与第一锚基的结构相同。

更进一步地，漂浮式海上风电场还包括第三锚基50a，第三锚基50a也设于风电场的外边缘，位于风电场外边缘的一个浮式风机20a上的一根系泊线21a与相邻的一个第三锚基50a连接，使得浮式风机20a上剩余的系泊线21a也能够被固定，确保位于风电场外边缘的浮式风机20a漂浮在海面上的稳定性。需要说明的是，第三锚基50a的结构与第一锚基的结构相同。

请参考图7，本发明还提供一种漂浮式海上风电场的系泊集成方法，包括以下步骤：

步骤S1:根据系泊区域的水深情况选择系泊方案，系泊方案包括共用锚点方法及共用锚链方法。

步骤S2：若系泊区域为浅水域，则选择共用锚点方法，如图1及图2，共用锚点方法为：将多个浮式风机20上的系泊线21连接于同一个锚10；若系泊区域为深水域，如图4及图5，则选择共用锚链方法，共用锚链方法为：将多个浮式风机20a上的系泊线21a连接于同一根锚链10a。

本发明的漂浮式海上风电场的系泊集成方法，在浅水域采用共用锚点方法，即将多个浮式风机20的系泊线21集合在同一个锚10上，有效减少锚10的用量，从而有效节约锚10的成本，同时极大收缩了漂浮式海上风电场占用海域的范围，提高了海域利用率，有利于降低海上风机的建设成本；在深水域采用共用锚链方法，即将多个浮式风机20a的系泊线21a集合在同一个锚链10a上，有效减少锚链10a的用量，从而有效地节约锚链10a的成本，同时极大地收缩了漂浮式海上风电场占用海域的范围，提高了海域利用率，有利于降低海上风机的建设成本。

在本实施例中，浅水域的水深为100m以内，深水域的水深为100m以上。

在共用锚点方法中，锚10能同时承受水平方向和垂直方向的拉力，锚10可以为重力锚、桩锚或吸力锚。多根系泊线21与锚10之间的连接点均匀设置在锚10上，使得锚10受力均衡。如图3，具体地，锚10上设有多个链环11，多个链环11沿锚10的外周壁均匀间隔设置，同一个锚10上的链环11分别与多个浮式风机20上的一根系泊线21连接。

如图6，在共用锚链方法中，锚链10a包括共用锚11a、共用浮体12a及连接共用锚11a及共用浮体12a的共用锚链13a，共用锚11a连接于海床，共用锚11a能够同时承受水平方向和垂直方向的拉力，共用锚11a可以为重力锚、桩锚或吸力锚。多个浮式风机20a上的系泊线21a与同一个锚链10a的共用浮体12a连接，且多个浮式风机20a上的系泊线21a与共用浮体12a之间的连接点均匀设置在共用浮体12a上；具体地，共用浮体12a上设置有多个链环14a，多个链环14a沿共用浮体12a的外周壁均匀间隔设置，同一个共用浮体12a上的链环14a分别与多个浮式风机20a上的一根系泊线21a连接。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。因此，发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种漂浮式海上风电场，其特征在于，包括：

第一锚基，所述第一锚基为锚链，所述锚链包括：共用锚、共用浮体及连接所述共用锚及所述共用浮体的共用锚链，所述共用锚连接海床；

至少两个浮式风机，所述浮式风机漂浮于海面上；至少两个所述浮式风机环绕同一个所述第一锚基间隔设置；所述浮式风机上连接有多根系泊线；至少两个所述浮式风机上的一根所述系泊线与同一个所述共用浮体连接。

2.根据权利要求1所述的漂浮式海上风电场，其特征在于，多个所述浮式风机沿纵向间隔设置形成浮式风机组，多个所述浮式风机组沿横向间隔设置，相邻两个所述浮式风机组之间设置有预设数量的所述第一锚基。

3.根据权利要求2所述的漂浮式海上风电场，其特征在于，相邻两个所述浮式风机组之间的所述浮式风机沿纵向交错间隔设置。

4.根据权利要求1所述的漂浮式海上风电场，其特征在于，所述系泊线与所述第一锚基之间的连接点均匀设于所述第一锚基上。

5.一种漂浮式海上风电场的系泊集成方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据系泊区域的水深情况选择系泊方案，所述系泊方案包括共用锚点方法及共用锚链方法；

若系泊区域为浅水域，则选择所述共用锚点方法，所述共用锚点方法为：将多个浮式风机上的系泊线连接于同一个锚；若系泊区域为深水域，则选择所述共用锚链方法，所述共用锚链方法为：将多个浮式风机上的系泊线连接于同一根锚链；

在所述共用锚链方法中，所述锚链包括共用锚、共用浮体及连接所述共用锚及所述共用浮体的共用锚链，多个所述浮式风机上的系泊线与同一个所述锚链的共用浮体连接。

6.根据权利要求5所述的漂浮式海上风电场的系泊集成方法，其特征在于，在所述共用锚点方法中，多个所述浮式风机上的系泊线与所述锚之间的连接点均匀设置在所述锚上。

7.根据权利要求5所述的漂浮式海上风电场的系泊集成方法，其特征在于，所述锚为重力锚、桩锚或吸力锚。

8.根据权利要求5所述的漂浮式海上风电场的系泊集成方法，其特征在于，所述共用锚为重力锚、桩锚或吸力锚。

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