CN114046225A - 浮式风力发电基础结构及风力发电机系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种浮式风力发电基础结构及风力发电机系统。其中，漂浮式风力发电基础结构，包括承载仓及液位控制装置，承载仓包括液体腔及流液通道，所述流液通道连通所述液体腔及所述承载仓的外界，所述承载仓包括储能状态；液位控制装置设于所述流液通道，用于控制液体通过所述流液通道流入或流出所述液体腔，以控制所述液体腔内的液位，使得所述承载仓处于所述储能状态时所述液体腔内的液位与所述承载仓外界的液位存在高度差。如此设置的漂浮式风力发电基础结构，安全性高。

Description

浮式风力发电基础结构及风力发电机系统

技术领域

本申请涉及风力发电领域，尤其涉及一种浮式风力发电基础结构及风力发电机系统。

背景技术

海上风能资源是一种清洁的永续能源。海上风电技术可以使得海上风能资源，得到更大范围的开发和利用。但是海上风力具有间歇性和随机性的特点，使得海上风电输出的电能也不稳定，从而导致电能或高或低。因此，需要在海上建设储能设备可以就地保障海上风电的消纳。

相关技术中，干电池储能设备可以作为海上建设储能设备，其利用干电池进行储能，存在电池老化起火燃烧的安全隐患。

发明内容

本申请提供一种漂浮式风力发电基础结构及风力发电机系统。

本申请提供一种漂浮式风力发电基础结构，包括：

承载仓，包括液体腔及流液通道，所述流液通道连通所述液体腔及所述承载仓的外界，所述承载仓包括储能状态；及，

液位控制装置，设于所述流液通道，用于控制液体通过所述流液通道流入或流出所述液体腔，以控制所述液体腔内的液位，使得所述承载仓处于所述储能状态时所述液体腔内的液位与所述承载仓外界的液位存在高度差。

进一步的，所述液位控制装置包括：液体泵及水力发电机，所述液体泵设于所述流液通道，所述液体泵用于为所述液体腔泵入或泵出液体；

所述水力发电机设于所述流液通道，所述水力发电机用于将从所述流液通道流入或流出的液体的重力势能转换为电能；

在所述承载仓待储存能量的情况下，所述液体泵开启，且所述水力发电机空转或关机，以使液体从所述流液通道流入或流出所述液体腔，使所述承载仓达到所述储能状态；

在所述承载仓释放能量的情况下，所述液体泵空转或关机，且所述水力发电机开机，将流过所述流液通道的液体的重力势能转换为电能。

进一步的，所述液体泵与所述水力发电机相串连通且位于所述流液通道；

在所述承载仓待储存能量的情况下，所述液体泵开启，且所述水力发电机空转；

在所述承载仓释放能量的情况下，所述液体泵空转，且所述水力发电机开机。

进一步的，所述流液通道包括进液通道及出液通道；所述液体泵包括用于向所述液体腔泵入液体的进水泵及用于从所述液体腔泵出液体的出水泵，所述水力发电机包括第一单向水力发电机及第二单向水力发电机；所述进水泵与所述第一单向水力发电机相串连通，且均设于所述进液通道，所述第一单向水力发电机用于将通过所述进液通道流入所述液体腔的液体的重力势能转换为电能；所述出水泵与所述第二单向水力发电机相串连通，且均设于所述出液通道，所述第二单向水力发电机用于将从所述液体腔通过所述出液通道流出的液体的重力势能转换为电能；

或，所述液体泵包括用于向所述液体腔泵入液体且用于从所述液体腔泵出液体的双向泵；所述水力发电机包括双向水力发电机，所述双向泵和所述双向水力发电机相串连通，且均设于同一所述流液通道，所述双向水力发电机用于将通过所述流液通道流入或流出的液体的重力势能转换为电能。

进一步的，所述液体泵包括用于向所述液体腔泵入液体或从所述液体腔泵出液体的双向泵；

所述水力发电机包括双向水力发电机，所述双向水力发电机用于将通过所述流液通道流入或流出的液体的重力势能转换为电能；

所述流液通道包括独立设置的第一流液通道及第二流液通道，且所述第一流液通道和所述第二流液通道分别与所述液体腔连通；

所述双向泵位于所述第一流液通道内，所述双向水力发电机位于所述第二流液通道内；

在所述承载仓待储存能量的情况下，所述双向泵开启，以将所述液体腔内液体所述第一流液通道泵出或从所述第一流液通道向所述液体腔内泵入液体，且所述双向水力发电机关机；

在所述承载仓释放能量的情况下，所述双向泵关机，且所述双向水力发电机开机。

进一步的，所述液位控制装置包括设于所述流液通道的流水控制阀，所述流水控制阀用于打开或关闭所述流液通道。

进一步的，所述液位控制装置用于控制所述液体腔内的液位在所述承载仓处于所述储能状态时高于所述承载仓外界的液位。

进一步的，所述承载仓包括外侧壁；所述外侧壁从下向上朝向远离所述液体腔的方向直线倾斜；或所述外侧壁在上下方向上弯曲延伸。

进一步的，所述液体腔包括腔底，所述液体腔的横截面积从所述腔底向上逐渐变大，或者，所述液体腔的横截面积在上下方向上相等。

本申请还提供一种风力发电机，所述风力发电机包括：

塔架，安装于如上述的漂浮式风力发电基础结构；

机舱，安装于所述塔架。

根据本申请实施例提供的技术方案，漂浮式风力发电基础结构包括承载仓及液位控制装置，承载仓可以承载液体，液体腔内的液位与承载仓外界的液位存在高度差时存储能量，液位控制装置控制液体通过流液通道流入或流出液体腔，来存储能量或释放能量，可以不需要电池，不存在起火燃烧的问题，安全性高。

附图说明

图1所示为本申请的风力发电机的一个实施例的结构示意图；

图2所示为本申请的包含独立设置的液体泵与水力发电机的漂浮式风力发电基础结构的一实施例的结构示意图；

图3所示为图2所示的包含独立设置的液体泵与水力发电机的漂浮式风力发电基础结构的局部放大示意图；

图4所示为图2所示的处于平衡状态的漂浮式风力发电基础结构的结构示意图；

图5所示为图2所示的处于第一储能状态的漂浮式风力发电基础结构的结构示意图；

图6所示为图2所示的处于第二储能状态的漂浮式风力发电基础结构的结构示意图；

图7所示为本申请的包含液体泵与水力发电机相串连通的漂浮式风力发电基础结构的一实施例的结构示意图；

图8所示为图7所示的漂浮式风力发电基础结构的局部放大示意图；

图9所示为本申请的包含液体泵与水力发电机相串连通的漂浮式风力发电基础结构的另一个实施例的结构示意图；

图10为本申请的风力发电机系统的一个实施例的结构示意图；

图11为本申请的风力发电机系统的另一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”包括两个，相当于至少两个。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

图1所示为本申请一示例性实施例的风力发电机10的结构示意图。如图1所示，风力发电机10包括塔架12、安装在塔架12上的机舱13，以及组装至机舱13的风轮14。风轮14包括可旋转的轮毂15和至少一个叶片16，叶片16连接至轮毂15且从轮毂15向外延伸。在图1所示的实施例中，风轮14包括三个叶片16。在一些其他实施例中，风轮14可包括更多或更少的叶片16。多个叶片16可围绕轮毂15隔开，以促进使风轮14旋转，以使风能能够转换成可用的动能，且随后转换成电能，以发电。

图2所示为本申请的漂浮式风力发电基础结构20的一实施例的结构示意图。图3所示为图2所示的漂浮式风力发电基础结构20的局部放大示意图。图4所示为图2所示的处于平衡状态的漂浮式风力发电基础结构20的结构示意图。图5所示为图2所示的处于第一储能状态的漂浮式风力发电基础结构20的结构示意图。图6所示为图2所示的处于第二储能状态的漂浮式风力发电基础结构20的结构示意图。

如图2至图6所示，漂浮式风力发电基础结构20包括承载仓21及液位控制装置22。承载仓21内部可以承载液体25，漂浮式风力发电基础结构20可以作为海上建设储能设备。此承载仓21可以漂浮海上。在一些实施例中，承载仓21可以采用密度小于水的单一材料或混合材料制得。液位控制装置22可以用于控制承载仓21内承载的液体25的液位。其中液体25可以为海水。

如图4和图5所示，承载仓21包括液体腔23及流液通道24，液体腔23可以设于承载仓21内部，其可以承载液体25。流液通道24连通液体腔23及承载仓21的外界，可以使得外界液体25从流液通道24流入、液体腔23内的液体从流液通道24流出。承载仓21包括储能状态，储能状态可以通过液体腔23内部存储的液体25，液体腔23的液体25与承载仓21外界的液位b之间的高度差P，以有利于液体的流动。液位控制装置22设于流液通道24，用于控制液体25通过流液通道24流入或流出液体腔23，以控制液体腔23内的液位b，使得承载仓21处于储能状态时液体腔23内的液位b与承载仓21外界的液位a存在高度差P。在液体25流入或流出的过程中，液体腔23内部的液体25的重力势能可以转化为电能。如此相较于相关技术中的干电池储能，本申请实施例的承载仓21可以承载液体25，液体腔23内的液位b与承载仓21外界的液位a存在高度差P时存储能量，液位控制装置22控制液体通过流液通道24流入或流出液体腔，来存储能量或释放能量，可以不需要电池，不存在起火燃烧的问题，安全性高。另外，相关技术中的气体压力储能设备利用气体压力储能的能量，整个气体压力储能需要密闭以避免气体泄露，然而导致气体压力储能设备结构复杂，以及，气体压力储能的能量的利用率较低。相对于该相关技术，本申请实施例的液体腔23与外界连通，可以不需要密闭或很高要求的密闭，结构简单，并且，液位控制装置22可以使得液体腔23内的液位a与承载仓21外界的液位b存在高度差P，将液体腔23内部的液体25的重力势能可以转化为电能，大大提高了储能的利用率。

如图2-6所示，漂浮式风力发电基础结构20可以为碗状结构或船形结构。此船形结构的纵截面可以为V型、U形或倒梯形。任何可储水、排水，且漂浮在承载仓21外界的液体25上的承载仓21结构，均属于本申请实施例的漂浮式风力发电基础结构20的保护范围，在此不再详细举例。

继续参考图2-6所示，承载仓21包括外侧壁41，背对液体腔23且面向承载仓21的外界，外侧壁41从下向上朝向远离液体腔23的方向直线倾斜，使得承载仓21可以呈现下小上大的结构。如此设置的外侧壁41，从下向上朝向远离液体腔23的方向直线倾斜，可以使得漂浮式风力发电基础结构20的稳定性更高。在另一些实施例中，外侧壁41在上下方向上弯曲延伸(图中未示意)。如此设置的外侧壁41，弯曲光滑，且承载仓21的外界的液体的接触面增大，可以缓冲水力，减少对漂浮式风力发电基础结构20的冲击，提高漂浮式风力发电基础结构20的稳定性。

继续参考图2-6所示，液体腔23包括腔底42，液体腔23的横截面积从腔底42向上逐渐变大，液体腔23的横截面积可以是指液体腔23水平截面的面积。如此，液体腔23的横截面积从腔底42向上逐渐变大，越靠上的水量越大，使得液体腔23的容积越大，同时，水压也会越大。在承载仓21的液体腔23内的液位a高于承载仓21外界的液位b需要释放能量时，能够更加快速地利用水压差，加快液体流出液体腔23的速度，提高释放能量的效率。进一步的，提高水力发电机27的发电效率。在另一些实施例中，液体腔23的横截面积在上下方向上相等(图中未示意)。如此可以在液体腔23内的液位a高于承载仓21外界的液位b时，降低承载仓21的高度，提高承载仓21的稳定性。

液体腔23开设有开口231，且此开口231与承载仓21的外界连通。当液体腔23内没有液体25时，承载仓21相当于容纳空气，与外界的空气连通，承载仓21可以不需要是一个密闭结构，减少密闭结构的设置，简化结构。

继续如图4所示，液位控制装置22用于控制液体腔23内的液位a等高于承载仓21外界的液位b，即液体腔23内的液位a与承载仓21外界的液位b不存在高度差P。如此，承载仓21没有存储能量，这样承载仓21与外界的液位相对平衡，承载仓21处于平衡状态，此时处于平衡状态时的液体腔23内的第一储水251具有一定的重量，承载仓21具有一定的稳定性。

继续如图5所示，液位控制装置22用于控制液体腔23内的液位a在承载仓21处于储能状态时高于承载仓21外界的液位b，承载仓21处于第一储能状态。此时，承载仓21的储能量为图5中的液体腔23内液位a的当前储水252的重力势能，与处于平衡状态时的液体腔23内的第一储水251的重力势能之差。如此液体腔23内的液位a在承载仓21处于储能状态时高于承载仓21外界的液位b，加大了承载仓21的吃水量，承载仓21的高度下降，从而使得承载仓21安装的塔架12的高度随之降低，不仅增强了承载仓21的平衡稳定性，提高了晃动阻尼，而且降低了风轮14的中心高度，对台风具有一定的优势，同时降低了风力发电机10的整体高度，提高了台风的抵御能力。

继续如图6所示，液位控制装置22用于控制液体腔23内的液位a在承载仓21处于储能状态时低于承载仓21外界的液位b，承载仓21处于第二储能状态。此时，承载仓21的储能量为与处于平衡状态时的液体腔23内的第一储水251的重力势能与图6中的液体腔23内液位a的当前储水的重力势能之差。如此减小了承载仓21的吃水量，减弱了风力发电机10的平衡稳定性，减小了晃动阻尼，而且升高了风力发电机10的整体高度，更利于风力发电机10接触到来流风。其中，液体腔23内的液位a可以相对于液体腔23的内底壁的高度可以为0m，即液体腔23内无液体，且液体腔23的内底壁低于承载仓21外界的液位b。在释放能量时，液体25可以从外界流入液体腔23内，以实现液体腔23内部的液体25的重力势能可以转化为电能。

如图2-6所示，液位控制装置22包括设于流液通道24的流水控制阀39，流水控制阀39用于打开或关闭流液通道24。如此设置提高阻挡液体25流动的有效性。其中，流水控制阀39可以是阀门，或者，流水控制阀39可以是闸门，只要是能够实现打开或关闭流液通道24的流水控制阀39，均属于本申请实施例的保护范围。

继续如图2至图3所示，液位控制装置22包括液体泵26及水力发电机27，液体泵26设于流液通道24，液体泵26用于为液体腔23泵入或泵出液体25。水力发电机27设于流液通道24，水力发电机27用于将从流液通道24流入或流出的液体25的重力势能转换为电能。在承载仓21待储存能量的情况下，液体泵26开启，且水力发电机27关机，以使液体25从流液通道24流入或流出液体腔23，使承载仓21达到储能状态，在承载仓21释放能量的情况下，液体泵26关机，且水力发电机27开机，将流过流液通道24的液体25的重力势能转换为电能。如此设置，液体泵26可以让承载仓21处于储能状态，存储能量，水力发电机27可以利用通过流液通道24流入或流出承载仓21的液体进行发电，这样可以将电能与重力势能相互转化的能力，达到将风力发电机系统的电能进行储能和释放的目的，提高了电网适应性，并且通过存储能量和释放能量，实现能量的缓冲，增强了风力发电机10的黑启动能力。

在此说明的是，待储存能量可以是指风力发电机系统提出储能需求时进行存储能量，可以通过液体泵26为液体腔23泵入液体25，以使得承载仓21从当前所处的状态变成第一储能状态的过程，或者，可以通过液体泵26从液体腔23泵出液体25，以使得承载仓21从当前所处的状态变成第二储能状态的过程。释放能量可以是指风力发电机系统接收到发电需求时进行释放能量，此时，通过液体腔23内部的液体25需要流液通道24流入或流出，使得水力发电机27转动，进行发电。

如图3所示，流液通道24包括面向液体腔23的第一端241及背向液体腔23的第二端242。如此可以从第一端241和/或第二端242，流入和/或流出液体。流液通道24内设置的设备工作时，液体25从第一端241和第二端242中的一者流入，经过该设备从第一端241和第二端242中的另一者流出。相应的，液体泵26包括进口31、出口32以及形成于进口31与出口32之间的液体流路(图中未示意)，进口31用于供液体泵26流入液体，出口32用于液体泵26液体流出。水力发电机27包括进液端33、出液端34以及形成于进液端33、出液端34之间的液体流路(图中未示意)，进液端33可以用于供水力发电机27流入液体，出液端34可以用于将供水力发电机27的液体流出。在图2所示的实施例中，液体泵26的进口31和出口32中的一者延伸于第一端241，液体泵26的进口31和出口32中的另一者延伸于第二端242，水力发电机27的进液端33和出液端34中的一者延伸于第一端241，水力发电机27的进液端33和出液端34中的另一者延伸于第二端242。

在如图2至图3所示的实施例中，液体泵26包括用于向液体腔23泵入液体25或从液体腔23泵出液体25的双向泵263。水力发电机27包括双向水力发电机264，双向水力发电机264用于将通过流液通道24流入或流出的液体25的重力势能转换为电能。流液通道24包括独立设置的第一流液通道37及第二流液通道38，且第一流液通道37和第二流液通道38分别与液体腔23连通。双向泵263位于第一流液通道37内，双向水力发电机264位于第二流液通道38内。在承载仓21待储存能量的情况下，双向泵263开启，以将液体腔23内液体从第一流液通道37泵出或从第一流液通道37向液体腔23内泵入液体25，且双向水力发电机264关机，不工作，不发电，此时双向水力发电机264可以阻挡液体25从第二流液通道38流出或从第二流液通道38向液体腔23内流入液体25。在承载仓21释放能量的情况下，双向泵263关机，此时双向泵263可以阻挡液体25从第一流液通道37流出或从第一流液通道37向液体腔23内流入液体25，且双向水力发电机264开机，可以发电。如此设置，方便在一个流液通道24内独立设置一个部件，同时，使用双向水力发电机264及双向泵263，节约空间，结构紧凑。并且，双向泵263关机，液体通过第二流液通道38向外自行排出或通过第二流液通道38向外自流入液体腔23，并带动双向水力发电机264开机，可以发电，合理使用液体25的重力势能。同时，由于液体25具有一定的流速，电量也是逐渐变多，并无激增，从而增强了风力发电机10柔性发电的能力。

其中，流水控制阀39包括设置于第一流液通道37的第二端242的第一流水控制阀391，且位于双向泵263下方，及第二流液通道38的第二端242的第二流水控制阀392，且位于双向水力发电机264下方。结合上述如图2-6所示的实施例，在承载仓21释放能量的情况下，第一流水控制阀391关闭，第二流水控制阀392打开，这样第二流水控制阀392允许液体25从第二流液通道38流入或流出，以使双向水力发电机264发电，同时第一流水控制阀391阻挡从第一流液通道37流入或流出，以协助双向泵263中的残留液体从第一流液通道37流入或流出，进一步提高液体流动的有效性。在承载仓21待储存能量的情况下，第一流水控制阀391打开，第二流水控制阀392关闭，如此设置，第二流水控制阀392允许双向泵263向液体腔23泵入或泵出液体25，第二流水控制阀392可以阻挡液体25从第二流液通道38流入或流出，进一步协助双向水力发电机264中的残留液体流入或流出，提高液体流动的有效性。在承载仓21分别处于平衡状态、第二储能状态或第一储能状态的情况下，液体泵26和水力发电机27均关闭时，关闭所有流水控制阀39，承载仓21保持当前状态。

如图7所示为本申请的漂浮式风力发电基础结构20的另一实施例的结构示意图。图8所示为图7所示的漂浮式风力发电基础结构20的局部放大示意图。

图7和图8的实施例类似于图2-6所示的实施例，相比较于图2-6所示的实施例，在图7和图8的实施例中，液体泵26与水力发电机27相串连通且位于同一流液通道24。且液体泵26与水力发电机27中的一者的出口与另一者的进口连通，如此液体泵26与水力发电机27中的一者工作时，另一者可以会供液体25流过。在承载仓21待储存能量的情况下，液体泵26开启，液体泵26泵水，且水力发电机27空转，水力发电机27可以供液体25流过，不用另接其他液体流路。在承载仓21释放能量的情况下，液体泵26空转，液体泵26会供液体25流过，可以不用另接其他液体流路，且水力发电机27开机，可以发电。如此可以释放能量，可以对外供电。如此，水力发电机27可以发电，也可以在液体泵26工作时，供液体流动，同时液体泵26可以泵水，也可以在水力发电机27工作时，供液体流动，这样一个部件可以实现多功能，相较于图2-6所示的实施例，可以减少液体流路的布置的长度，方便布局，也可以降低成本。

继续如图7和图8所示，水力发电机27的进液端33延伸于第二端242，水力发电机27的出液端34，可以与液体泵26的进口31连通，液体泵26的出口32延伸于第一端241。并且，液体泵26的进口31延伸于第一端241，液体泵26的出口32可以与水力发电机27的进液端33连通，水力发电机27的出液端34延伸于第二端242。具体其他连接方式也属于本申请实施例的保护范围，视情况而定，在此并不做限定。

继续如图7和图8所示，液体泵26与水力发电机27中任一工作的时候，流水控制阀39打开，允许液体腔23的内部储液流出或流入液体腔23的内部。液体泵26与水力发电机27中任一或者两者均关机的时候，同时，流水控制阀39关闭，如此，通过流水控制阀39协助，液体泵26与水力发电机27，更有效地阻止内部储水流出。

本申请液体泵26与水力发电机27相串连通且位于同一流液通道24的实施例可以有多种。在如图7和图8所示的实施例中，流液通道24包括进液通道35及出液通道36。进液通道35可以允许液体进入液体腔23。出液通道36可以允许液体从液体腔23流出。液体泵26包括用于向液体腔23泵入液体25的进水泵261及用于从液体腔23泵出液体25的出水泵262，水力发电机27包括第一单向水力发电机271及第二单向水力发电机272。进水泵261与第一单向水力发电机271相串连通，且均设于进液通道35。第一单向水力发电机271用于将承载仓21外界的液体25通过进液通道35流入液体腔23的液体25的重力势能转换为电能。出水泵262与第二单向水力发电机272相串连通，且均设于出液通道36。第二单向水力发电机272用于将从液体腔23通过出液通道36流出的液体25的重力势能转换为电能。如此设置在进液通道35可以共用进水泵261和第一单向水力发电机271，在出液通道36可以共用出水泵262和第二单向水力发电机，节省了液体流路，使得成本降低，同时提高承载仓21的适用范围，同时可以独立控制第一单向水力发电机271及第二单向水力发电机272，也可以独立控制进水泵261及出水泵262，方便控制风力发电机系统。

其中，在承载仓21从第二储能状态释放能量的情况下，第二单向水力发电机272关机及出水泵262关闭，进水泵261空转，第一单向水力发电机271工作，可以发电。在承载仓21从第一储能状态释放能量的情况下，第一单向水力发电机271关机及进水泵261关闭，出水泵262空转，第二单向水力发电机272工作，可以发电。

在一些实施例中，流水控制阀39包括设置于进液通道35的第二端242(即进液通道35的进水端)的第三流水控制阀351，以及设置于出液通道36的第一端241(即出液通道36的进水端)的第四流水控制阀352，如此可以从液体25流动的源头控制液体25的流动，提高了流水控制的有效性。在承载仓21待储存能量至第一储能状态的情况下，进水泵261开启，第一单向水力发电机271空转，第三流水控制阀351打开，第二单向水力发电机272关机及出水泵262关闭，第四流水控制阀352关闭。在承载仓21待储存能量至第二储能状态的情况下，出水泵262开启，第二单向水力发电机272空转，第四流水控制阀352打开，第一单向水力发电机271关机及进水泵261关闭，第三流水控制阀351关闭。

图9所示为漂浮式风力发电基础结构20的另一个实施例的结构示意图。图9的实施例类似于图7-8所示的实施例，相比较于图7-8所示的实施例，在图9的实施例中，液体泵26包括用于向液体腔23泵入液体25且用于从液体腔23泵出液体25的双向泵263。水力发电机27包括双向水力发电机264，双向泵263和双向水力发电机264相串连通，且均设于同一流液通道24，双向水力发电机264用于将通过流液通道24流入或流出的液体25的重力势能转换为电能。如此设置可以共用双向泵263和双向水力发电机264，共用同一流液通道24，使得结构紧凑，有利于节约成本。

其中，双向泵263和双向水力发电机264相串连通，且均设于同一流液通道24，双向泵263空转，此时双向泵263供液体流过，双向水力发电机264工作，可以发电；或者，双向泵263工作，双向水力发电机264空转，双向水力发电机264供液体流过。

在一些实施例中，流水控制阀39、双向泵263和双向水力发电机264均设置于同一流液通道24。

图10为本申请的风力发电机系统30的一个实施例的结构示意图。

结合图1至图10所示，本申请实施例提供的风力发电机系统30中的塔架12安装于上述漂浮式风力发电基础结构20。

如图10所示，漂浮式风力发电基础结构20的横截面可以为规则多边形，如此设置的漂浮式风力发电基础结构20，可以提高漂浮式风力发电基础结构20的稳定性，进而提高风力发电机系统30的稳定性。比如，如图10所示，漂浮式风力发电基础结构20横截面可以为规则四边形。再比如，如图11所示，漂浮式风力发电基础结构20横截面可以为规则三角形。

在一些实施例中，风力发电机系统30可以包括至少一个风力发电机10。如图10所示，风力发电机系统30可以包括四个风力发电机10。这些风力发电机10对称设置于漂浮式风力发电基础结构20，以提高风力发电机系统30的稳定性。只要各风力发电机10对称设置，能够使得漂浮式风力发电基础结构20可以平稳地平衡于外界的液体25内即可。

在一些实施例中，风力发电机系统30可以包括控制器(图中未示意)，控制器分别与液体泵26、水力发电机27及流水控制阀39连接。控制器用于分别控制液体泵26的开启、关闭或空转、控制水力发电机27的开机、关机或空转，及流水控制阀39的打开或关闭。

本申请实施例的浮式风力发电基础结构20的受力平衡公式为浮式风力发电基础结构20的重力、风力发电机10的重力及存储液体25的重力之和，等于排出液体25的重力。

图11为本申请的风力发电机系统30的另一个实施例的结构示意图。

图11的实施例类似于图10所示的实施例，相比较于图10所示的实施例，在图11的实施例中，风力发电机系统30可以包括三个风力发电机10。这些风力发电机10可以对称设置于漂浮式风力发电基础结构20，以提高风力发电机系统30的稳定性。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种漂浮式风力发电基础结构，其特征在于，包括：

承载仓，包括液体腔及流液通道，所述流液通道连通所述液体腔及所述承载仓的外界，所述承载仓包括储能状态；及

液位控制装置，设于所述流液通道，用于控制液体通过所述流液通道流入或流出所述液体腔，以控制所述液体腔内的液位，使得所述承载仓处于所述储能状态时所述液体腔内的液位与所述承载仓外界的液位存在高度差。

2.如权利要求1所述的漂浮式风力发电基础结构，其特征在于，所述液位控制装置包括：液体泵及水力发电机，所述液体泵设于所述流液通道，所述液体泵用于为所述液体腔泵入或泵出液体；

所述水力发电机设于所述流液通道，所述水力发电机用于将从所述流液通道流入或流出的液体的重力势能转换为电能；

在所述承载仓待储存能量的情况下，所述液体泵开启，且所述水力发电机空转或关机，以使液体从所述流液通道流入或流出所述液体腔，使所述承载仓达到所述储能状态；

在所述承载仓释放能量的情况下，所述液体泵空转或关机，且所述水力发电机开机，将流过所述流液通道的液体的重力势能转换为电能。

3.如权利要求2所述的漂浮式风力发电基础结构，其特征在于，所述液体泵与所述水力发电机相串连通且位于所述流液通道；

在所述承载仓待储存能量的情况下，所述液体泵开启，且所述水力发电机空转；

在所述承载仓释放能量的情况下，所述液体泵空转，且所述水力发电机开机。

4.如权利要求3所述的漂浮式风力发电基础结构，其特征在于，所述流液通道包括进液通道及出液通道；所述液体泵包括用于向所述液体腔泵入液体的进水泵及用于从所述液体腔泵出液体的出水泵，所述水力发电机包括第一单向水力发电机及第二单向水力发电机；所述进水泵与所述第一单向水力发电机相串连通，且均设于所述进液通道，所述第一单向水力发电机用于将通过所述进液通道流入所述液体腔的液体的重力势能转换为电能；所述出水泵与所述第二单向水力发电机相串连通，且均设于所述出液通道，所述第二单向水力发电机用于将从所述液体腔通过所述出液通道流出的液体的重力势能转换为电能；

或，所述液体泵包括用于向所述液体腔泵入液体且用于从所述液体腔泵出液体的双向泵；所述水力发电机包括双向水力发电机，所述双向泵和所述双向水力发电机相串连通，且均设于同一所述流液通道，所述双向水力发电机用于将通过所述流液通道流入或流出的液体的重力势能转换为电能。

5.如权利要求2所述的漂浮式风力发电基础结构，其特征在于，所述液体泵包括用于向所述液体腔泵入液体或从所述液体腔泵出液体的双向泵；

所述水力发电机包括双向水力发电机，所述双向水力发电机用于将通过所述流液通道流入或流出的液体的重力势能转换为电能；

所述流液通道包括独立设置的第一流液通道及第二流液通道，且所述第一流液通道和所述第二流液通道分别与所述液体腔连通；

所述双向泵位于所述第一流液通道内，所述双向水力发电机位于所述第二流液通道内；

在所述承载仓待储存能量的情况下，所述双向泵开启，以将所述液体腔内液体所述第一流液通道泵出或从所述第一流液通道向所述液体腔内泵入液体，且所述双向水力发电机关机；

在所述承载仓释放能量的情况下，所述双向泵关机，且所述双向水力发电机开机。

6.如权利要求1所述的漂浮式风力发电基础结构，其特征在于，所述液位控制装置包括设于所述流液通道的流水控制阀，所述流水控制阀用于打开或关闭所述流液通道。

7.如权利要求1所述的漂浮式风力发电基础结构，其特征在于，所述液位控制装置用于控制所述液体腔内的液位在所述承载仓处于所述储能状态时高于所述承载仓外界的液位。

8.如权利要求1所述的漂浮式风力发电基础结构，其特征在于，所述承载仓包括外侧壁；所述外侧壁从下向上朝向远离所述液体腔的方向直线倾斜；或所述外侧壁在上下方向上弯曲延伸。

9.如权利要求1所述的漂浮式风力发电基础结构，其特征在于，所述液体腔包括腔底，所述液体腔的横截面积从所述腔底向上逐渐变大，或者，所述液体腔的横截面积在上下方向上相等。

10.一种风力发电机系统，其特征在于，所述风力发电机系统包括：

塔架，安装于如权利要求1至9任一项所述的漂浮式风力发电基础结构；

机舱，安装于所述塔架。

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