CN117799780A - 一种防沉、防浪的海上浮式风力发电平台 - Google Patents
一种防沉、防浪的海上浮式风力发电平台 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117799780A CN117799780A CN202111624257.0A CN202111624257A CN117799780A CN 117799780 A CN117799780 A CN 117799780A CN 202111624257 A CN202111624257 A CN 202111624257A CN 117799780 A CN117799780 A CN 117799780A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- floating
- platform
- layer
- sinking
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000007667 floating Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims abstract description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 55
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 22
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 4
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 claims description 3
- 229920006327 polystyrene foam Polymers 0.000 claims description 3
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 claims description 3
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 2
- 208000034699 Vitreous floaters Diseases 0.000 claims 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 8
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
- B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
- B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
- B63B2035/4433—Floating structures carrying electric power plants
- B63B2035/446—Floating structures carrying electric power plants for converting wind energy into electric energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/727—Offshore wind turbines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
一种防沉、防浪的海上浮式风力发电平台。属于海上浮式结构，是绿色无限自然能源生产装备。海上最佳风电资源都处在深海的风带地区，传统的风电装备无法在深海安装使用，这就需要浮式结构平台。在风大浪高的风带海面，浮式平台的抗沉性、稳定性和抗风能力是至今未解的难题。本发明采用了非空腔浮体技术，不怕浮体漏气进水失去浮力，实现防沉。又根据阿基米德原理，将平台主体下潜到浪谷以下，消除了浪涌产生的变化浮力和晃动力，使平台平稳不晃动，这与潜艇潜入水下就不再晃动的科学原理一样。平台采用上下双层锚链固定，能确保平台稳固。实现了稳固、防沉、防浪的风电安全生产。
Description
技术领域
海洋工程装备(绿色无限自然能源生产装备)。
背景技术
全球性的能源危机已经显现。煤电对环境的污染损害已到了必须控制的程度。水电、核电等能源装备造价高，建设周期长。风电成本低，建设周期短，是绿色无限的自然能源。然而陆地风电资源太少。浅海的风力资源有限。广袤的大洋深海有无限的风电资源。而传统的风电装备既无法在几十米甚至几百米深的海底安装风电塔架，又无法抵御海上风浪的上下浮动力和晃动破坏力。
本发明克服了背景技术的不足，研发出了防沉、防浪的浮式风电平台。可以广泛安装在深海风带地区进行风电生产。
发明内容
防沉、防浪的海上浮式风力发电平台(以下简称平台)。
本发明的平台有四层结构+双层固定锚链：第一层(最底层)是固体重力压载层，第二层是蜂巢式、多腔室、可调潜浮深度的压载水柜，第三层是实心的固体漂浮性浮力体(内容物是低密度硬质聚氨酯泡沫或者是低密度聚苯乙烯泡沫或者是其他低密度、低吸水率材料)，第四层是角钢组成的钢结构塔架。
总体布局是压载层(重力)在下，浮力体(浮力)在上，构成防沉、防浪不倒翁式直立稳定的浮式结构平台。
其技术特征是：
1、防沉安全：传统的浮筒、浮箱、船舱类浮体都是空腔的，有进水沉没的风险。本发明的浮体是非空腔低密度固体+多腔室潜浮压载水柜，具有防沉的安全性。
2、防浪稳固：海洋风带地区风大浪高。传统的浮筒、浮箱、船舱类浮体无法消除风浪巨大的上下浮动力和晃动破坏力，稳性差，平台易遭风浪摧毁，。
由阿基米德定理可知，浮体的浮力等于其排水量的重力。浪峰来了，浮体的排水量增大，浮力就增大，浮体就会上浮；浪谷来了，排水量减小，浮力就减小，浮体就会下沉。如此，浪涌使浮体的排水量发生变化，导致浮体上下浮动和晃动。如果浮体的排水量不变，其浮力就不再变化，浮体也就不再上下浮动或者晃动了。这就是潜艇浮在水面时会随波浪晃动，而潜入水下以后就不晃动的原因(潜艇潜入水下以后其排水量就是潜艇整体体积，潜艇体积不再发生变化了，排水量也就不再变化了，所以浮力就不再变化，潜艇就不再上下浮动和晃动了)。
根据这一原理，本申请发明了“潜浮压载水柜”(可调式水柜)，将平台的主体全部浮体潜入浪谷以下的水里，使其排水量不再变化，从根本上消除了上下浮动力和晃动力，使平台不再上下浮动和晃动，实现了防浪稳固。
3、本风力发电的塔架是无浮力(浮力很小，可以忽略不计)，小风阻的角钢结构。现有的风力发电塔架都是一体圆筒式的。一体圆筒塔架除了运输、吊装困难，重要的是在海水中的上下浮动力大，水阻力大，风阻力也大，影响平台的稳固性。为了最大限度地降低塔架的浮力变化和水阻力以及风阻影响，本发明的塔架采用角钢网状结构(像高压输电线上的铁塔一样的钢结构)。
附图说明
图1中(1)固体压载层；
(2)多腔室潜浮压载水柜层；
(3)非空腔固体浮力层；
(4)角钢结构塔架。
图2中(5)锚桩，(6)是下层锚链；(7)是上层锚链。
具体实施方式
风力发电平台不宜做的很大，以能安装一台风力发电机组为宜。分散布局，能充分利用风电资源。对于较大的平台，可以分成两个模块制造。浮力主体的第一层与第二层做成一个整体模块，第三层做成一个模块，到海上再组装在一起。然后再将塔架预制件组装成塔架。
1、做出第一层(最底层)固体压载层。用混凝土浇注成压载层。长宽尺寸与整个平台的设计长宽相同(平台尺寸由不同需求计算确定)，高度(厚度)根据压载的重量计算确定；
2、以第一层压载层做底，在上面做出第二层可调潜浮压载水柜：第二层的长宽尺寸与第一层相同，高度根据具体需求计算确定。第二层的潜浮压载水柜是由众多各自独立的小水柜组合而成。每个小水柜都有各自的双套潜水泵(一个注水，一个排水。如果是双向水泵一套即可)，每个水柜都有各自独立的给排水通道。做第一层时就预埋好安装水泵的基座，预留出给排水口。每个水柜都有排气+电缆管廊穿过第二层固体浮力层，沿着塔架直通到不会进水处。
水柜是用钢板焊接而成。平台要潜入水面以下20多米深(浪谷以下)，水柜要承受一定的水压，所以要经过计算确定水柜钢板的厚度。
在第二层水柜的天花板外面，要预埋足够的卡锁或者与第三层连接固定用的法兰盘，用来安装第三层时相互连接固定。
3、做出第三层浮力体。浮力体是用钢板做外壳，里面是钢管焊接的支撑骨架，内容物是低密度硬质聚氨酯泡沫或者低密度聚苯乙烯泡沫或者是其他的漂浮性、低吸水率的固体漂浮性材料。
第三层的顶层甲板上预留足够的法兰盘螺栓基座，用来安装固定第四层的角钢塔架。
为了降低建造和安装成本，平台宜小型一体化建造。平台直接运到海上指定地点安装好塔架以后，将整个平台下潜到指定深度用锚链将其固定即可。
4、角钢塔架可以直接选用高压输电中的钢结构塔架(或者参考其图纸加重制造出预制件)，在现场铆接组装或者先用螺栓固定，然后再将螺母与螺栓焊接牢固。
5、用双层锚链(6)和(7)固定平台。每一个锚桩上都用两根锚链(6)和(7)固定平台，两根锚链的下端同时固定在同一个锚桩(5)上，上层锚链(7)的另一端在上面固定在塔架上，下层锚链(6)在下面，固定在平台的混凝土压载层上，两根锚链成斜拉三角形。这是本发明的强力固定法，既能强力固定平台，又能防止强风吹倒塔架。
Claims (6)
1.一种防沉、防浪的海上浮式风力发电平台，由四层结构主体+双层固定锚链组合而成，第一层(1)是固体重力压载层；第二层(2)是蜂巢式、多腔室、可调潜浮深度的压载水柜；第三层(3)是非空腔固体浮力体；第四层(4)是角钢塔架；
其特征一是，平台最底层是均匀的固体压载物，最顶层是非空腔固体浮力主体，平台整体是重心在下，浮心在上，具有不倒翁一样的直立稳定性和抗沉性(平台在没给水柜注水下潜之前始终直立地浮在水面不沉，注水下潜到浪谷以下后就自动稳定地直立不再晃动)这是保证浮式结构直立稳性和抗沉的重要方法：
特征二是，平台自有防浪特征：平台主体能潜入浪谷以下，消除了浪涌产生的浮力变化和晃动力(浪涌是使浮式结构浮动和晃动的根本原因)，从根本上解决了浮式结构的上下浮动和晃动问题，不用防波堤就能在风浪中平稳直立，具有一定的稳定性和抵御风浪能力，这是解决浮式结构稳定不晃动，能抵御大风大浪的重要方法；
特征三是，浮力主体是非空腔无缝隙的固体漂浮物，不怕漏气进水失去浮力，这是解决浮式结构防沉的重要方法(空腔浮体以及船舶有进水沉没的风险)；
特征四是，压载水柜是多腔室、各自独立、可调潜浮深度的，多腔室可调水柜+非空腔固体浮体＝防沉(如果有部分水柜破壁进水，也不会全军覆没而沉没，单腔室可调水柜也能调整潜浮，但是一旦破壁进水就会沉没)，这是解决浮式结构具有最大防沉能力的重要方法；
特征五是，本发明的塔架与现有的风力发电一体圆筒式塔架不同，是角钢预制件现场组装成的角钢网状钢结构塔架，这样的塔架浮力很小(可以忽略不计)，水阻力和风阻力也小，这也是减小平台上下浮动力和晃动力的重要方法之一；
特征六是，用双层锚链(6)、(7)固定平台。
2.如权利要求1所述的第一层固体压载与现有的压载方法不同，压载物是高密度混凝土浇筑体，压载重力均匀固定(不流动、不涌动、不晃动、不会共振助摇)。
3.如权利要求1所述的第二层压载水柜，与现有的压载水舱不同，是蜂巢式多腔室各自独立的小水柜组合体，具有防沉和防止水柜里的水涌动产生共振助摇作用。
4.如权利要求1所述的第三层非空腔浮力体，是钢质外壳内填满低密度，低吸水率的聚氨酯泡沫或者聚苯乙烯泡沫或者其他低密度、低吸水率的固体漂浮物，并且是无缝隙粘结成一体的，不怕漏气进水失去浮力，这是防沉的关键方法。
5.如权利要求1所述的钢结构塔架，与现有风力发电一体圆筒的塔架不同，是用角钢预制件现场铆接或者先用螺栓固定再焊接成塔架，有减小塔架浮动力和减小风阻特征。
6.如权利要求1所述的用双层锚链固定平台，是每一个锚桩上都有两根锚链固定平台，两根锚链的下端同时固定在同一个锚桩(5)上，锚链(7)的另一端在上面固定在塔架上，锚链(6)在下面，固定在平台第一层(1)的混凝土压载层上，两根锚链成斜拉三角形，这是本发明的强力固定法，既能强力固定平台，又能防止强风吹倒塔架。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111624257.0A CN117799780A (zh) | 2021-12-20 | 2021-12-20 | 一种防沉、防浪的海上浮式风力发电平台 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111624257.0A CN117799780A (zh) | 2021-12-20 | 2021-12-20 | 一种防沉、防浪的海上浮式风力发电平台 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117799780A true CN117799780A (zh) | 2024-04-02 |
Family
ID=90427104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111624257.0A Pending CN117799780A (zh) | 2021-12-20 | 2021-12-20 | 一种防沉、防浪的海上浮式风力发电平台 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117799780A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN205225586U (zh) * | 2015-12-11 | 2016-05-11 | 新誉集团有限公司 | 一种海上漂浮式风机及其风机基础 |
| CN106759454A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-05-31 | 东南大学 | 一种全潜分离式风机基础 |
| CN109677567A (zh) * | 2017-10-18 | 2019-04-26 | 曹兰兰 | 一种海上卫星发射和火箭回收平台 |
| CN111469993A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-07-31 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | 一种桶形基础锚固的自安装式漂浮式风机基础及自安装方法 |
| CN111637016A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-09-08 | 深圳市合众清洁能源研究院 | 一种漂浮式海上风力发电机系统 |
-
2021
- 2021-12-20 CN CN202111624257.0A patent/CN117799780A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN205225586U (zh) * | 2015-12-11 | 2016-05-11 | 新誉集团有限公司 | 一种海上漂浮式风机及其风机基础 |
| CN106759454A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-05-31 | 东南大学 | 一种全潜分离式风机基础 |
| CN109677567A (zh) * | 2017-10-18 | 2019-04-26 | 曹兰兰 | 一种海上卫星发射和火箭回收平台 |
| CN111469993A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-07-31 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | 一种桶形基础锚固的自安装式漂浮式风机基础及自安装方法 |
| CN111637016A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-09-08 | 深圳市合众清洁能源研究院 | 一种漂浮式海上风力发电机系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110450917B (zh) | 一种漂浮式海上光伏发电平台 | |
| CN110382781B (zh) | 用于在海洋环境中利用重力铺设建筑物、设备和风力涡轮机的基础的海事结构 | |
| EP2559814B1 (en) | Gravity foundation | |
| CN108248783B (zh) | 一种海上风电潜式浮式基础的施工方法 | |
| US20230159141A1 (en) | Method of Assembling and Deploying a Floating Offshore Wind Turbine Platform | |
| CN103228909A (zh) | 用于安装海上塔的方法 | |
| CA2980959C (en) | Gravity-based foundation for the installation of offshore wind turbines | |
| US20240003110A1 (en) | Auxiliary structure for floating and sinking a whole offshore wind turbine with suction bucket foundation(s) | |
| EP2463524B1 (en) | Marine wind turbine whole machine | |
| CN103255752A (zh) | 支撑海上风机、桥梁、海洋建筑物的浮力支撑固定平台 | |
| TWI653376B (zh) | Water work platform | |
| CN203486110U (zh) | 一种浮力塔式海洋平台 | |
| CN219927936U (zh) | 一种浮游重心可调节的海上漂浮式光伏平台 | |
| CN117799780A (zh) | 一种防沉、防浪的海上浮式风力发电平台 | |
| CN115162262A (zh) | 一种离岸储油装置及离岸储油系统 | |
| CN117360710A (zh) | 一种漂浮平台装置、漂浮平台系统及施工方法 | |
| CN212294724U (zh) | 一种码头前沿预制海上风电筒型基础的设备 | |
| CN211922691U (zh) | 一种可迁移预制海上风电筒型基础的设备 | |
| CN111005400A (zh) | 一种可迁移预制海上风电筒型基础的设备及方法 | |
| CN117799781A (zh) | 一种海上浮式风电制氢、海水淡化综合平台 | |
| CN112627216A (zh) | 一种箱筒型基础支撑的平板透流防波堤结构 | |
| CN220743311U (zh) | 一种海上深水自稳性抗浪型漂浮式光伏浮体结构 | |
| KR102719402B1 (ko) | 부유식 해상풍력발전용 구조물 및 설치방법 | |
| CN216407055U (zh) | 一种漂浮式风机混凝土基础 | |
| CN110607799A (zh) | 多功能沉箱基础结构及其埋深控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |