CN111674519A - 一种浅吃水浮式风力发电机组基础平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种浅吃水浮式风力发电机组基础平台，所述基础平台为三角形驳船型式，包括船体和位于船体内的机械舱室；所述船体分为船体上部和船体下部；所述船体上部的机械舱室包括锚链舱、机电设备舱、电气设备舱和空舱；所述锚链舱为三个，分别设置在船体的三个顶角；其中一个锚链舱一侧的机械舱室依次为机电设备舱、电气设备舱、机电设备舱；该锚链舱的另一侧的机械舱室为机电设备舱；其余舱室均为空舱；所述船体上部中间的机械舱室为风电控制设备舱，在风电控制设备舱的上部固定有风电机组安装基座。本基础平台采用三角形驳船型式作为基础平台，具有结构简单、吃水浅、漂浮稳定、使用安全等特点，特别适用于近海的浅水环境使用。

Description

一种浅吃水浮式风力发电机组基础平台
技术领域
本发明涉及一种发电机组基础平台，尤其是一种浅吃水浮式风力发电机组基础平台。
背景技术
现有用于海洋资源开发的浮式基础主要包括柱稳式半潜基础、阻尼池基础、单柱式基础和张力腿基础等四种类型。所述柱稳式半潜基础由多个提供浮力的稳柱和稳柱间斜撑构成，稳柱内部设有压载舱，稳柱底部设有垂荡结构；在基础顶部放置风力发电机组、系泊定位设备及其他设备。所述阻尼池基础是正方形的驳船型平台，中央设有方形月池，平台顶部放置风力发电机组、系泊定位设备及其他设备。单柱式基础又称深吃水基础，由一个直径较大的稳柱构成，稳柱垂直悬浮在海面，在稳柱顶部安装风力发电机组、稳柱顶部附近放置系泊定位设备，其它设备置于稳柱内部。所述张力腿基础由提供浮力的柱稳式平台和提供预张力的张力腿系统组成，张力腿将平台和海底固接在一起时刻保持绷紧状态，形成浮力远大于自重的半顺应半刚性系统；在基础顶部放置风力发电机组、系泊定位设备及其他设备。
我国黄海、东海、南海沿岸及岛屿近岸海域的水深较浅，用于特定海域海洋资源开发的浮式基础应具有浅吃水的特点，要求可同时安装海上风力发电机组、波浪能发电装置、海产养殖设施等资源开发设备及系泊定位设备等平台配套设备，以满足海洋资源开发设备对浮式基础稳性要求，提高浮式基础对作业环境的适应能力，降低对浅水系泊系统的能力要求。但是，现有浮式基础中柱稳式半潜基础因稳柱可提供的浮力有限，通过增大设计吃水来形成满足浮式基础及海洋资源开发设备需要的足够浮力，故多用于近海深水海域；阻尼池基础由于采用正方形船体型式，且正方形并非稳定形状，导致主尺度大、迎水面积大、风浪流等环境载荷大，加剧了浅水系泊系统的开发难度；单柱式基础和张力腿基础都是典型的应用于深水的深吃水浮式平台，不适合岛屿沿岸的浅水海域，且结构形式不利于在基础上同时布置风力发电机组、波浪能发电装置和海产养殖设施。因此，现有浮式基础无法满足我国近岸海洋资源开发的需要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种浅吃水浮式风力发电机组基础平台，以应用于近岸海洋资源的开发。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：所述基础平台为三角形驳船型式，包括船体和位于船体内的机械舱室；所述船体分为船体上部和船体下部；
所述船体上部的机械舱室包括锚链舱、机电设备舱、电气设备舱和空舱；所述锚链舱为三个，分别设置在船体的三个顶角；其中一个锚链舱一侧的机械舱室依次为机电设备舱、电气设备舱、机电设备舱；该锚链舱的另一侧的机械舱室为机电设备舱；其余舱室均为空舱；所述船体上部中间的机械舱室为风电控制设备舱，在风电控制设备舱的上部固定有风电机组安装基座；
所述船体下部的机械舱室包括有固体压载舱和压载水舱；所述船体的三个顶角、及其各个顶角两侧的机械舱室均为固体压载舱，其余舱室均为压载水舱；所述每个压载水舱中均设有海阀门。
本发明还包括锚泊定位系统；所述锚泊定位系统包括双滚筒锚机、锚链、掣链器、导链器、配重块和大抓力锚；所述双滚筒锚机分别安装在船体三个顶角的上端；所述双滚筒锚机通过掣链器连接锚链；所述锚链中下端连接导链器，导链器固接在船体舷外水线以下的位置；所述锚链的悬链部分分别设有配重块；所述锚链的下部连接大抓力锚。
本发明所述船体的外侧水线处设有波浪能发电装置。
本发明所述船体中间区域的下方为钢网围成的海产养殖月池。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明采用三角形驳船型式作为基础平台，具有吃水浅、浮力高、浮力分布平均等特点，更适用于浅海环境使用；本发明将风电机组安装在平台的中心处，使之浮力分配更平均，在水中的浮动更加稳固；并将各个机械舱室用于安放锚链、机电、电气等设备；具有结构简单、吃水浅、漂浮稳定、使用安全等特点，特别适用于近海的浅水环境使用。
本发明通过在迎浪的两舷外侧设置波浪能发电装置，削弱了波浪载荷对本装置的冲击，不仅利用波浪能补充了发电量，还实现了海洋可再生能源高效利用。本发明中间的封闭海产养殖区由船体和月池底部的钢网围成，底部透水钢网允许与外部开放海域进行水体交换，受浮式基础在流体环境中底部附近湍流的影响，月池内部水体垂直方向的流动和高程变化均比外侧开放海域更显著，有助于海底浮游生物和新鲜水体涌入海产养殖区，同时迅速带出养殖区域内受海产粪便等污染的海水，对于提高海产质量和养殖效率均有明显益处。
本发明通过机械舱室、锚泊定位系统、波浪能消能发电装置和海产养殖月池的配合，使浮式风力发电机组基础平台可同时实现海上风力发电、波浪能发电和海产养殖等海洋资源综合开发利用，配套的六点锚泊定位系统满足极浅水锚泊定位的需要。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的船体上部示意图；
图3是本发明的船体下部示意图。
图中各标号清单为：1.双滚筒锚机；2.锚链；3.风电机组安装基座；4.波浪能发电装置；5.垂荡减摇板；6-1.第一锚链舱、6-2.第二锚链舱、6-3.第三锚链舱；7-1.第一机电设备舱、7-2.第二机电设备舱、7-3.第三机电设备舱；8.电气设备舱；9.空舱；10.直梯；11.固体压载舱；12.压载水舱；13.海阀门、14.海产养殖月池。
具体实施方式
图1、图2和图3所示，本浅吃水浮式风力发电机组基础平台为三角形驳船型式，包括船体、机械舱室。所述船体为三角环形，外部为三角形、中间为三角形的中空区域；所述船体为两层结构，分别为船体上部和船体下部；机械舱室分布在船体上部和船体下部的内部。所述机械舱室包括锚链舱6-1、6-2、6-3，机电设备舱77-1、7-2、7-3，电气设备舱8，空舱9，固体压载舱11和压载水舱12。所述锚链舱6-1、6-2、6-3，机电设备舱77-1、7-2、7-3，电气设备舱8和空舱9位于船体上部；所述固体压载舱11和压载水舱12位于船体下部。所述基础平台设有锚泊定位系统，以限制和减小基础平台在风、浪、流作用下的运动。所述锚泊定位系统包括双滚筒锚机1、锚链2、掣链器、导链器、配重块和大抓力锚。所述双滚筒锚机1为三个，分别安装在船体甲板面的三个顶角处，双滚筒锚机1用于锚链2的收集。所述双滚筒锚机1与船舷之间设有掣链器，掣链器中间穿过锚链2；掣链器用于控制锚链的释放和锁紧。所述锚链2中下端连接导链器，导链器固接在船体舷外水线以下位置，用于引导锚链方向。所述锚链2的悬链部分分别设有配重块，配重块用以补充悬链式锚泊系统在浅海中的锚链预张紧力冗余量；所述锚链2的下部连接大抓力锚，大抓力锚用来固定风力发电机组基础平台。
图2所示，本浅吃水浮式风力发电机组基础平台所述船体上部机械舱室分布如下所述。所述锚链舱为三个，分别为第一锚链舱6-1、第二锚链舱6-2和第三锚链舱6-3；所述锚链舱用于放置锚链等锚泊定位系统所需设备及配件；三个锚链舱分别设置在船体的三个顶角，这样即可与锚机在甲板面的安装位置对应；在顶角处布放锚链有益于平台定位性能，并且锚链较重，置于三个顶点有益于平台的稳定性。所述第一锚链舱6-1与第二锚链舱6-2、第二锚链舱6-2与第三锚链舱6-3、第一锚链舱6-1与第三锚链舱6-3之间的机械舱室均为4个；所述机电设备舱为三个，分别为第一机电设备舱7-1、第二机电设备舱7-2和第三机电设备舱7-3；所述空舱9为8个；所述电气设备舱8为1个。所述第一锚链舱6-1向第二锚链舱6-2方向的机械舱室依次为第二机电设备舱7-2、电气设备舱8、第三机电设备舱7-3和空舱9；所述第一锚链舱6-1向第三锚链舱6-3方向的机械舱室依次为第一机电设备舱7-1和三个空舱9；所述第二锚链舱6-2与第三锚链舱6-3之间的机械舱室均为空舱9。所述机电设备舱77-1、7-2、7-3中主要放置压载系统的压载设备和液压泵站等相关机电设备及配套部件。所述液压泵站包括电动机、泵组、阀组、管系及液压油箱。所述压载设备包括压载水泵、管系、液位测深探头、海底门等。所述电气设备舱8中安装电控系统设备，设备形式为若干电气控制柜，集成有平台供电配电设备、应急报警设备、集中控制器、数据通讯设备、灯光照明设备、平台状态监控设备等。所述电控系统全面控制包括压载系统和液压泵站在内的平台设备运作，以及负责平台运行状况的监测和数据通讯；压载系统与液压泵站相互独立，压载系统自带压载水泵；液压泵站是给平台提供液压动力源，用以驱动锚机及其他液压设备。所述机电设备舱和电气设备舱集中布置，便于在甲板面设置人员出入孔道和维修通道。所述船体上部的中间，即中空区域的中间部位通过连接支架固定有机械舱室，该机械舱室为风电控制设备舱，在风电控制设备舱的上部固定有风电机组安装基座3；所述风电设备安装在安装基座3上，发电机组的齿轮箱、发电机、换流器、控制柜等发电输电设备设置在风电控制设备舱内。
图2所示，本浅吃水浮式风力发电机组基础平台所述船体下部机械舱室分布如下所述。所述固体压载舱11为9个，所述压载水舱12为6个；任意顶角的机械舱室与另外两个顶角的机械舱室之间的机械舱室数量均为4个。所述船体的三个顶角、及其各个顶角两侧的机械舱室均为固体压载舱11，其余舱室均为压载水舱12；也就是说，三个顶角处的机械舱室均为固体压载舱11，任一顶角处的机械舱室到另外任意一个顶角处的机械舱室之间的机械舱室依次为：固体压载舱11、压载水舱12、压载水舱12和固体压载舱11。所述压载水舱14中的压舱物为水，每个压载水舱14中均设有海阀门13，用以改变压载水液位。所述固体压载舱11内放置固体的压舱物，例如混凝土。所述的固体压载舱11、压载水舱12以及压舱物与上述的压载设备组成压载系统。
图1所示，本浅吃水浮式风力发电机组基础平台在船体的两舷外侧水线位置分别设置有波浪能发电装置4；所述波浪能发电装置4可以消纳、吸收拍击到浮式基础舷侧的波浪能，并可以将其转化为电能。所述船体的底部设有垂荡减摇板5，作用是缓解平台在波浪作用下的垂向往复运动。所述船体的外部设有直梯10，以供人员登临平台使用。所述船体中间的中空区域及其下部设有海产养殖月池14，海产养殖月池14由船体与月池底部的钢网围成，钢网在完成海产养殖月池14中的水体交换的同时，还对海产养殖月池14中的养殖产品进行保护。

Claims (4)

1.一种浅吃水浮式风力发电机组基础平台，其特征在于：所述基础平台为三角形驳船型式，包括船体和位于船体内的机械舱室；所述船体分为船体上部和船体下部；
所述船体上部的机械舱室包括锚链舱(6-1、6-2、6-3)、机电设备舱(77-1、7-2、7-3)、电气设备舱(8)和空舱(9)；所述锚链舱为三个，分别设置在船体的三个顶角；其中一个锚链舱一侧的机械舱室依次为机电设备舱(7-2)、电气设备舱(8)、机电设备舱(7-3)；该锚链舱的另一侧的机械舱室为机电设备舱(7-1)；其余舱室均为空舱(9)；所述船体上部中间的机械舱室为风电控制设备舱，在风电控制设备舱的上部固定有风电机组安装基座(3)；
所述船体下部的机械舱室包括有固体压载舱(11)和压载水舱(12)；所述船体的三个顶角、及其各个顶角两侧的机械舱室均为固体压载舱(11)，其余舱室均为压载水舱(12)；所述每个压载水舱(14)中均设有海阀门(13)。
2.根据权利要求1所述的一种浅吃水浮式风力发电机组基础平台，其特征在于：其还包括锚泊定位系统；所述锚泊定位系统包括双滚筒锚机(1)、锚链(2)、掣链器、导链器、配重块和大抓力锚；所述双滚筒锚机(1)分别安装在船体三个顶角的上端；所述双滚筒锚机(1)通过掣链器连接锚链(2)；所述锚链(2)中下端连接导链器，导链器固接在船体舷外水线以下的位置；所述锚链(2)的悬链部分分别设有配重块；所述锚链(2)的下部连接大抓力锚。
3.根据权利要求1所述的一种浅吃水浮式风力发电机组基础平台，其特征在于：所述船体的外侧水线处设有波浪能发电装置(4)。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种浅吃水浮式风力发电机组基础平台，其特征在于：所述船体中间区域的下方为钢网围成的海产养殖月池(14)。
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