CN113911273A - 一种海上驳船式风力机加装网箱的深海发电养殖系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于深海资源开发、海风能源和海水养殖资源技术领域，公开了一种海上驳船式风力机加装网箱的深海发电养殖系统。包括风机平台、漂浮平台、系泊系统和养殖网箱。漂浮平台由四个相同的驳船式平台组成，每个驳船式平台内部设有空腔，此空腔为一月池，月池正下方为养殖网箱，每个驳船式平台相临边上分别设有一个支撑圆柱，每个支撑圆柱分别连接有斜撑支架，斜撑支架交汇处设有圆柱台，该圆柱台为风机平台；风机平台设置在漂浮平台的正上方，风机平台上设有塔筒，塔筒上方是超大型风力发电机；系泊系统位于漂浮平台四个侧面。集约化利用海域空间，扩展养殖空间，分摊降低构建及运维成本，提高系统收益率，为投资者带来更大的效益。
Description
技术领域
本发明属于深海资源开发、海风能源和海水养殖资源技术领域，本发明涉及一种海上驳船式风力机加装网箱的深海发电养殖系统。
背景技术
由于环境污染和能源危机的问题变得越来越严重，人类开始重视清洁能源的开发和利用。我国的海岸线长度有1.8万公里，位居世界第四，因此我们可以通过建立近海与沿海工程来利用海上能源。海上风电在减少温室气体排放和不断增长的能源需求下进入人们的视野。随着海上风电逐渐向深海发展，传统的重力式、桩基式等固定式风力机建造成本迅速增长，故而漂浮式风力机开始被各国专家所研究。
目前，漂浮式海上风机基础形式有很多，例如立柱式基础、半潜式基础、驳船式基础等，其中驳船式基础可设计成方形、八边形、环形等，通常平台中央有一个或几个水池，称为月池，用以吸收波浪载荷，减小浮体运动。驳船式基础具有结构简单，造价低廉，寿命较长等优点，但由于它平台的水线面积较大，故而耐波性不好，在波浪作用下平台的运动响应较大。同时由于我国现在大力发展海上风电，加上海上风电工作海域的不断加深，故而海上风力发电机也开始向大型发展，从最开始的1MW到3MW到现在主要研究的5MW，未来的研究趋势使得海上风力发电机装机容量越来越大，所以对超大型漂浮式海上风力发电机基础的设计和研究是必不可少的。
但是，海上风力发电由于构筑物体型庞大、海上安装等原因导致前期投入较高，所以发电一项的年收入仍远远低于海上风电场的总投资，据统计仅靠发电一项的收入需要近10年才能开始盈利。但是，对于海上养殖而言，其利润远高于海上发电，所以为了减轻投资压力可将风力发电和海上养殖系统进行结合。目前，海水养殖主要集中在近海，但在近海的养殖空间和养殖种类有限，所以深海养殖将成为未来大力发展的方向。不过深海网箱养殖区域离岸距离远、海洋环境条件恶劣，存在着供电难、锚固成本高等难题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种海上驳船式风力机加装网箱的深海发电养殖系统，本发明将四个海上驳船式平台作为风机支撑底部，使其可以承担超大型风力机，又不会因简单的扩大单个驳船式平台尺寸导致平台边过太，使其容易发生疲劳等损伤减小结构寿命。同时在每个海上驳船式的月池下方加装养殖网箱，综合利用海面风能与海洋生物资源，集约化利用海域空间，扩展养殖空间，分摊降低构建及运维成本，提高系统收益率，为投资者带来更大的效益。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：
一种海上驳船式风力机加装网箱的深海发电养殖系统，包括风机平台、漂浮平台、系泊系统和养殖网箱。所述风机平台设置在四个驳船式平台构成的漂浮平台的中心线上，风机平台上立有塔筒，塔筒上是超大型风力发电机；构成漂浮平台的每个驳船平台上设有一个支撑圆柱，每个支撑圆柱上连接一个斜撑支架，该支撑圆柱和斜撑支架构成过渡段连接着风机平台和漂浮平台，构成漂浮平台的每个驳船式平台底板外圈边缘都设置了一圈阻尼板；所述系泊系统的悬链线之间相隔90°，即每个驳船平台上有一根悬链线；养殖网箱位于构成漂浮平台的每个驳船平台的中央月池下方，养殖网箱与每个驳船平台之间采用竖向支撑框架来连接。
养殖网箱包括竖向支撑框架、水平支撑框架；共同构成养殖网箱的框架。框架内外侧设置内外网，养殖网箱底部设有底板。
风力发电机为10MW级以上的超大型风力发电机。
所述每个驳船式平台为八边形回字形平台，八边形回字形平台的外边八字形结构由一个矩形回字形平台的每个夹角去掉一个三棱柱构成；其内边八字形结构对应外边八字形结构对应设置。
所述系统共有四个养殖网箱，故而可实现分类养殖，通过养殖多种鱼类，进一步增加养殖效益。漂浮平台由四个驳船式平台组成，在每个平台的90°夹角处都做了处理，使正方形变成大夹角的八边形，这样可以减轻夹角处海水流体发生流体分离、脱落等不利于结构的现象。其漂浮平台是由四个八边形驳船式平台构成的，该结构模式避免了为了承载超大型风力机，而对驳船式平台进行简单的尺寸扩大，导致单个驳船式平台边长过大，使其容易发生疲劳等损伤减小结构寿命。
驳船式海上风机构造简单同时可适用于较深海域；海上风机可为网箱养殖提供电力和系泊系统，养殖网箱可增加平台基础下部重量，提高结构稳定性，同时还可以增加海上风机的单项收益，提高海域能源利用率。本发明提供的海上风电与网箱养殖，两者可分摊运行维护成本，将降低总的运维成本。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明利用四个驳船式平台作为风力机基础，可以支撑超大型风力机，提高海上风能利用率，同时将海上风力发电机和深海网箱相结合，提高了海域资源利用率，解决了深海养殖供电问题，增加了系统的收益。
(2)本发明漂浮平台的每个小驳船式平台下部设有一圈阻尼板，起到增加系统竖直方向阻尼作用，从而减小系统垂荡运动响应，增加系统结构稳定性。
(3)本发明漂浮平台是由四个驳船式平台构成的，该结构模式避免了为了承载超大型风力机，而对驳船式平台进行简单的尺寸扩大，导致单个驳船式平台边长过大，使其容易发生疲劳等损伤减小结构寿命。
(4)本发明在漂浮平台上部布置自动化养殖设施、储能装置及振动控制设施，从而达到智能化养殖目的，有利于节省人力，提高养殖效率。
(5)本发明漂浮平台由四个正方形驳船式平台组成，但在每个90°夹角处都做了处理，使正方形变成大夹角的八边形，由此减轻夹角处海水流体发生流体分离、脱落等不利结构的现象。
附图说明
图1为海上驳船式风力机加装网箱的深海发电养殖系统整体示意图。
图2为海上驳船式风力机加装网箱的基础示意图。
图中：1、风机平台，101、塔筒，102、风力机；2、漂浮平台，201、支撑圆柱，202、斜撑支架，203、阻尼板，204、月池；3、系泊系统；4、养殖网箱，401、竖向支撑框架，402、水平支撑框架。
具体实施方式
下面通过具体实施例详述本发明，但不限制本发明的保护范围。如无特殊说明，本发明所采用的实验方法均为常规方法，所用实验器材、材料、试剂等均可从商业途径获得。
实施例1
一种海上驳船式风力机加装网箱的深海发电养殖系统；如图1和图2所示，包括风机平台1、漂浮平台2、系泊系统3和养殖网箱4。漂浮平台2由四个相同的驳船式平台组成，每个驳船式平台内部设有空腔，此空腔为一月池204，月池204正下方为养殖网箱4，每个驳船式平台底部的底板外周边缘设有一圈阻尼板203；四个相同的驳船式平台依次连接构成中间为矩形孔十字型；漂浮平台2上设有过渡段，过渡段包括支撑圆柱202和斜撑支架201；每个驳船式平台相临边上分别设有一个支撑圆柱202，每个支撑圆柱202分别连接有斜撑支架201，斜撑支架201交汇处设有圆柱台，该圆柱台为风机平台1；漂浮平台2上设有自动化养殖设施、储能装置及振动控制设施；风机平台1设置在漂浮平台2的正上方，风机平台1上设有塔筒101，塔筒上方是超大型风力发电机102；系泊系统3位于漂浮平台2四个侧面，系泊系统3设有悬链线、每个悬链线之间相隔90°；每个驳船式平台中间月池204下方均设有养殖网箱4，养殖网箱4与漂浮平台2之间采用竖向支撑框架401来连接，养殖网箱4由竖向支撑框架401、水平支撑框架402、网衣和底板组成。
系泊系统3由四个相隔90°的导缆孔、悬链线和锚泊系统组成。每个驳船式平台外侧侧壁上中心处均开设有导缆孔，导缆孔通过悬链线和锚泊系统连接。
风机平台1设置在由四个驳船式平台构成的漂浮平台2的中心线上，并由每个驳船式平台上的支撑圆柱201和斜撑支架202连接着风机平台1和漂浮平台2，故而系统结构对称为非偏心结构，从而简化分舱和加载设计，使系统结构更容易保持稳定。
本发明提供的海上驳船式风力机加装网箱的深海发电养殖系统，其中漂浮平台2由四个正方形驳船式平台组成，但是为了减轻夹角处海水流体发生流体分离、脱落等现象，在每个90°夹角处都做了切面处理，使正方形变成大夹角的八边形。同时在漂浮平台2底板外圈边缘处加了一圈阻尼板203，起到增加系统竖直方向阻尼作用，从而减小系统垂荡运动响应，增加系统结构稳定性。
本发明的系统提供四个海上驳船式平台支撑风力机，使其可以承担超大型风力机，又不会因简单的扩大单个驳船式平台尺寸导致边长过太，使其容易发生疲劳等损伤减小结构寿命。同时在漂浮平台2上部布置自动化养殖设施、储能装置及振动控制设施，依靠上部超大型风力机发电提供电能，从而达到深海养殖的自动化、智能化，有利于节省人力，提高养殖效率。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的全部实施例。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (5)
1.一种海上驳船式风力机加装网箱的深海发电养殖系统，其特征是，包括风机平台(1)、漂浮平台(2)、系泊系统(3)和养殖网箱(4)；漂浮平台(2)由四个相同的驳船式平台组成，每个驳船式平台内部设有空腔，此空腔为一月池(204)，月池(204)正下方为养殖网箱4，每个驳船式平台底部的底板外周边缘设有一圈阻尼板(203)；四个相同的驳船式平台依次连接构成中间为矩形孔十字型；漂浮平台(2)上设有过渡段，过渡段包括支撑圆柱(202)和斜撑支架(201)；每个驳船式平台相临边上分别设有一个支撑圆柱(202)，每个支撑圆柱(202)分别连接有斜撑支架(201)，斜撑支架(201)交汇处设有圆柱台，该圆柱台为风机平台(1)；漂浮平台(2)上设有自动化养殖设施、储能装置及振动控制设施；风机平台(1)设置在漂浮平台(2)的正上方，风机平台(1)上设有塔筒(101)，塔筒上方是超大型风力发电机(102)；系泊系统(3)位于漂浮平台(2)四个侧面，系泊系统(3)设有悬链线、每个悬链线之间相隔90°；每个驳船式平台中间月池(204)下方均设有养殖网箱(4)，养殖网箱(4)与漂浮平台(2)之间采用竖向支撑框架(401)来连接，养殖网箱(4)由竖向支撑框架(401)、水平支撑框架(402)、网衣和底板组成。
2.如权利要求1所述的一种海上驳船式风力机加装网箱的深海发电养殖系统，其特征是，系泊系统(3)由四个相隔90°的导缆孔、悬链线和锚泊系统组成。
3.如权利要求2所述的一种海上驳船式风力机加装网箱的深海发电养殖系统，其特征是，每个驳船式平台外侧侧壁上中心处均开设有导缆孔，导缆孔通过悬链线和锚泊系统连接。
4.如权利要求3所述的一种海上驳船式风力机加装网箱的深海发电养殖系统，其特征是，风机平台(1)设置在由四个驳船式平台构成的漂浮平台(2)的中心线上，并由每个驳船式平台上的支撑圆柱(201)和斜撑支架(202)连接着风机平台(1)和漂浮平台(2)。
5.如权利要求4所述的一种海上驳船式风力机加装网箱的深海发电养殖系统，其特征是，风力发电机(102)为10MW级以上的超大型风力发电机。
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