CN113719404A - 一种带尾翼结构的漂浮式风电机组 - Google Patents

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李新凯
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Abstract

本发明提出一种带尾翼结构的漂浮式风电机组，包括风轮、机舱和偏航装置，风轮可旋转地安装在机舱的前端，偏航装置用于对机舱的姿态进行调整，机舱的尾部安装有尾翼机构，尾翼机构包括至少一个水平尾翼和/或垂直尾翼，尾翼机构用于当风轮和机舱出现对风偏差时，在偏航装置未动作前对机舱的姿态进行预先调整。本发明中尾翼结构使得漂浮式风电机组可及时根据风向变化、机组摆动等原因导致的机组对风不准时，先于偏航装置调整机舱姿态，提高了机组的对风准确性。

Description

一种带尾翼结构的漂浮式风电机组
技术领域
本发明涉及风电技术领域，尤其涉及一种带尾翼结构的漂浮式风电机组。
背景技术
随着近海风资源开发的逐渐饱和，海上风电离岸距离越来越远，水深越来越大，风电机组将由固定式变为漂浮式。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：与固定式风电机组相比，漂浮式风电机组具有天然的不稳定性。由于受到风、浪、流多维多方向作用，漂浮式风电机组在上下、左右、水平面上发生一定程度的摆荡、晃动，最大摆动角度可能达到8°。这种摆动将影响风电机组的对风准确性，影响机组的发电性能。
风电机组的对风控制主要由偏航系统完成。偏航系统并不会在机组风轮对风不准时马上动作，而是根据风速、风向的变化趋势决定是否动作，纠正对风偏差。这种控制策略对于固定式风电机组时比较简单、可行。但对于漂浮式风电机组，机组的对风偏差不止受风的影响，还受浪流对机组作用影响。浪流的作用机理及发展趋势较难判断，加上风况耦合，机组摆动趋势将非常复杂，极大地增大了偏航系统控制难度。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的目的在于提出一种带尾翼结构的漂浮式风电机组。
为达到上述目的，本发明提出的一种带尾翼结构的漂浮式风电机组，包括风轮、机舱和偏航装置，风轮可旋转地安装在机舱的前端，偏航装置用于对机舱的姿态进行调整，机舱的尾部安装有尾翼机构，尾翼机构包括至少一个尾翼，尾翼机构用于当风轮和机舱出现对风偏差时，在偏航装置未动作前对机舱的姿态进行预先调整。
本发明的带尾翼结构的漂浮式风电机组在机舱尾部布置尾翼结构，尾翼结构具有一定的自适应偏航控制功能，在机组受到风、浪、流作用而产生摆动、倾斜倾向时，尾翼结构可以在偏航装置未动作前对机舱姿态进行及时调整。尾翼结构动作的时间短、响应快，能够提高对风准确性，降低漂浮式机组传统偏航装置控制的复杂性。通过以上改进，可以提高漂浮式风电机组整机发电量和可靠性，具有较为显著的经济效益和应用前景。
在本发明的一个实施例中，所述尾翼是通过焊接、铆接、一体成型和铰链的一种或多种方式与所述机舱连接的。
在本发明的一个实施例中，所述尾翼为薄片结构，材质可以为金属、木材和有机塑料的一种或多种。
在本发明的一个实施例中，所述尾翼的形状为梯形、平行四边形、三角形和多边形的一种或多种。
在本发明的一个实施例中，所述尾翼机构包括至少一个水平尾翼和/或垂直尾翼。
在本发明的一个实施例中，所述尾翼机构的数量为多个，多个所述尾翼机构依序沿所述机舱的轴向布置。
在本发明的一个实施例中，还包括塔筒、浮体和锚固装置；塔筒的顶部与所述机舱的底部可旋转地连接，塔筒的底部与浮体固定相连，浮体的周向设置有若干支腿，支腿与锚固装置通过悬链线连接，锚固装置将该漂浮式风电机组系泊于海床上。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一实施例提出的带尾翼结构的漂浮式风电机组的结构示意图。
图2是本发明一优选实施例提出的尾翼结构的结构示意图。
附图标记说明：
叶片1、机舱2、尾翼结构3、塔筒4、浮体5、支腿6、悬链线7、锚固装置8
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
图1是本发明一实施例提出的带尾翼结构的漂浮式风电机组的结构示意图。
参见图1，一种带尾翼结构的漂浮式风电机组，包括风轮、机舱2和偏航装置(图中未示出)，风轮可旋转地安装在机舱2的前端，偏航装置用于对机舱2的姿态进行调整，其特征在于，机舱2的尾部安装有尾翼机构3，尾翼机构3包括至少一个尾翼，尾翼机构3用于当风轮和机舱2出现对风偏差时，在偏航装置未动作前对机舱2的姿态进行预先调整。
通过本发明实施例提供的带尾翼结构的漂浮式风电机组，尾翼结构具有一定的自适应偏航控制功能，在机组受到风、浪、流作用而产生摆动、倾斜倾向时，尾翼结构可以在偏航装置未动作前对机舱姿态进行及时调整。尾翼结构动作的时间短、响应快，能够提高对风准确性，降低漂浮式机组现有技术中偏航装置的控制复杂性。通过以上改进，可以提高漂浮式风电机组整机发电量和可靠性。
在机舱上的哪个位置安装尾翼机构，可以根据实际的需要来确定。也就是说，尾翼机构的安装位置可以是预先根据机舱的重心位置设计的，只要尾翼机构的安装位置不会大幅度改变机舱的重心位置，都可以在现有技术中偏航装置发生动作前对机舱姿态进行调整，都可以解决现有技术中的问题，并取得相应的效果。
作为一种可能实现的方式，尾翼是通过焊接、铆接、一体成型和铰链的一种或多种方式与机舱2连接的。当尾翼铰接方式与机舱连接时，需要使尾翼有一定限度的自由活动空间，而不是对尾翼的活动空间没有任何限制。
在一些实施例中，尾翼为薄片结构，材质可以为金属、木材和有机塑料的一种或多种。可以理解的是，尾翼要保证一定的结构强度，在极端风况条件下不发生损坏，保证尾翼机构的正常运转
在一些实施例中，尾翼的形状为梯形、平行四边形、三角形和多边形的一种或多种。除了提到的这些形状，尾翼的形状还可以是其他不规则形状，总之，对尾翼的形状的实现方式可以有很多种，在此不做具体限定。
在一些实施例中，尾翼机构3包括至少一个水平尾翼和/或垂直尾翼，也就是说水平尾翼和垂直尾翼，可同时布置，或只布置水平尾翼，或只布置垂直尾翼，数量为1个或若干个。
在一些实施例中，尾翼机构3的数量为多个，多个尾翼机构3依序沿机舱2的轴向布置。只要不影响机组散热、人员出舱及可能的直升飞机停靠作业，尾翼机构3的数量可以是多个。
在一些实施例中，带尾翼结构的漂浮式风电机组还包括塔筒4、浮体5和锚固装置8；塔筒4的顶部与机舱2的底部可旋转地连接，塔筒4的底部与浮体5固定相连，浮体5的周向设置有若干支腿6，支腿6与锚固装置8通过悬链线7连接，锚固装置8将该漂浮式风电机组系泊于海床上。
下面结合一个优选实施例，对上述实施例中涉及到的内容进行说明。
图2是本发明一优选实施例提出的尾翼结构的结构示意图。参照图2，尾翼结构3位于机舱2尾部，包括2个水平尾翼和1个垂直尾翼。水平尾翼和垂直尾翼形状都为梯形，均与机舱通过铰链连接在一起。水平尾翼和垂直尾翼在风流向变化时可以摆动。当漂浮式风电机组受到风浪流作用，风轮和机舱出现对风偏差时，尾翼结构通过摆动使流场变得平顺，减小风阻，且使机舱和风轮及时调整对风角度，自适应对风。尾翼结构动作的时间短、响应快，可以在偏航控制系统未动作前对机舱姿态进行及时调整，提高对风准确性，减小偏航控制系统复杂性。
根据本发明实施例的带尾翼结构的漂浮式风电机组，水平尾翼或垂直尾翼的部分或全部可以随风变化而摆动，提高自适应对风能力，尾翼结构在机组发生对风不准时，可以通过调整风轮后气流流向，具有一定的自适应对风功能，可以减轻偏航装置的工作压力和复杂程度。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种带尾翼结构的漂浮式风电机组，包括风轮、机舱(2)和偏航装置，风轮可旋转地安装在机舱(2)的前端，偏航装置用于对机舱(2)的姿态进行调整，其特征在于，机舱(2)的尾部安装有尾翼机构(3)，尾翼机构(3)包括至少一个水平尾翼和/或垂直尾翼，尾翼机构(3)用于当风轮和机舱(2)出现对风偏差时，在偏航装置未动作前对机舱(2)的姿态进行预先调整。
2.根据权利要求1所述的一种带尾翼结构的漂浮式风电机组，其特征在于，所述尾翼是通过焊接、铆接、一体成型和铰链的一种或多种方式与所述机舱(2)连接的。
3.根据权利要求1所述的一种带尾翼结构的漂浮式风电机组，其特征在于，所述尾翼为薄片结构，材质可以为金属、木材和有机塑料的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种带尾翼结构的漂浮式风电机组，其特征在于，所述尾翼的形状为梯形、平行四边形、三角形和多边形的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种带尾翼结构的漂浮式风电机组，其特征在于，所述尾翼机构(3)的数量为多个，多个所述尾翼机构(3)依序沿所述机舱(2)的轴向布置。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种带尾翼结构的漂浮式风电机组，其特征在于，还包括塔筒(4)、浮体(5)和锚固装置(8)；塔筒(4)的顶部与所述机舱(2)的底部可旋转地连接，塔筒(4)的底部与浮体(5)固定相连，浮体(5)的周向设置有若干支腿(6)，支腿(6)与锚固装置(8)通过悬链线(7)连接，锚固装置(8)将该漂浮式风电机组系泊于海床上。
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