CN202400260U

CN202400260U - 一种漂浮式风力发电平台

Info

Publication number: CN202400260U
Application number: CN2011205524081U
Authority: CN
Inventors: 杨科; 刘强; 黄宸武; 徐建中
Original assignee: Institute of Engineering Thermophysics of CAS
Current assignee: Institute of Engineering Thermophysics of CAS
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2021-12-26

Abstract

本实用新型公开了一种漂浮式风力发电平台，包括多个浮力筒构成，浮力筒底部装有压舱物，其特征在于，所述多个浮力筒的体积和重量相同并对称布置为风力发电平台，各个浮力筒相互之间采用刚性连接，风力机通过塔架安装在所述多个浮力筒的对称中心上，每个浮力筒的体积和内部压舱物的重量与所述风力发电平台上方的风力机的重量相匹配，所有浮力筒均悬浮在海面下方，所有浮力筒上表面的悬浮深度至少大于海浪波长的一半。

Description

一种漂浮式风力发电平台

技术领域

本实用新型涉及一种漂浮式风力发电平台，尤其是一种受波浪影响小，同时适用于深水和浅水环境，且结构简单的漂浮式风力发电平台。

背景技术

随着风电产业的快速发展，风资源的开发利用逐渐由陆地转向海洋。与陆地相比，海上风资源具有风速更大，湍流度更低，风切变更小，风向更稳定的优点。另一方面，海上风电场靠近人口众多、经济发达、能源需求量大的沿海城市，不需要进行长距离高压输电，而且海面可利用面积广阔，不存在土地占用等问题。因此，海上风资源的开发利用受到世界各国越来越多的重视。

随着风电产业的快速发展，优秀的陆地风资源越来越少，越来越多的风电产业开发者和投资者将目光投向了海洋。与陆地相比，海上风资源具有风速更大，湍流度更低，风切变更小，风向更稳定的优点。另一方面，海上风电场靠近人口众多，经济发达、能源需求量大的沿海城市，不需要进行长距离高压输电，而且海面可利用面积广阔，不存在土地占用等问题。因此，海上风资源的开发利用受到世界各国越来越多的重视。目前，海上风力机一般都安装在固定于海床的平台上，这种固定式风力发电平台对海床地质条件要求高，水下作业量大，只适用于潮间带等浅水海域。对于较深海域，以及离岸较远的海域，漂浮式平台具有明显的优势。目前，海洋工程应用中有张力腿式(TLP)、驳船式和Spar式三种漂浮式平台。其中，张力腿式和驳船式均有一个浮在海面上的平台，与海面接触面积大，受海浪影响较大，稳定性较差；Spar式虽然没有浮台，但是却需要一个延伸到海面以下的细长型浮力筒，不适合在较浅海域应用，而且细长浮力筒的强度较难保证，生产和运输也较为困难，经济性较差。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决传统的漂浮式平台受波浪影响较大，稳定性较差，以及不能同时适用于深水和浅水环境，经济性较差等不足，本实用新型提出一种受波浪影响小，能同时适用于深水和浅水环境，且结构简单，经济性好的漂浮式平台，尤其适合大规模布置在海上，开展海上风力发电。

(二)技术方案

针对上述所要解决的技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下：

一种漂浮式风力发电平台，包括多个浮力筒构成，浮力筒底部装有压舱物，其特征在于，所述多个浮力筒的体积和重量相同并对称布置为风力发电平台，各个浮力筒相互之间采用刚性连接，风力机通过塔架安装在所述多个浮力筒的对称中心上，每个浮力筒的体积和内部压舱物的重量与所述风力发电平台上方的风力机的重量相匹配，所有浮力筒均悬浮在海面下方，所有浮力筒上表面的悬浮深度至少大于海浪波长的一半。

由于本实用新型的漂浮式风力发电平台与海面的接触面为风力机塔架的截面，而所有浮力筒均悬浮在海面下方某一深度，在此深度下海浪对浮力筒的影响足够小，满足风力机正常运行以及疲劳寿命的要求。

本实用新型的目的得以实现的关键在于海浪是一种表面波，漂浮物与海面的接触面积越大，受海浪影响以及引起的振动就越大。另一方面，海面以下越深的地方受表面海浪的影响越小，当物体所处深度大于海浪波长的一半时，物体的运动幅度不足在海面的5％。因此，通过调整浮力筒的大小、重量和数量，使所有浮力筒上表面的悬浮深度至少大于海浪波长的一半，从而可以使浮力筒受海浪的影响很小，或基本不受海浪影响；而与海面接触的塔架截面积很小，所以整个漂浮式风力发电系统受海浪的影响也很小，能满足风力机正常运行以及疲劳寿命的要求。

与Spar形式的漂浮平台相比，本实用新型不需要为提供足够的浮力而制作十分细长的浮力筒，而且可以方便的通过增加或减少浮力筒的数量来调整系统的悬浮深度。最重要的是，多个浮力筒之间采取刚性连接、对称布置的形式，可以在风力机向一侧倾斜时，另一侧翘起的浮力筒将会产生向下的恢复力矩，将风力机扶正，恢复力矩的大小与浮力筒的重量，以及连接臂的长度成正比。

优选的，所述浮力筒的长度、体积、数量，以及压舱物的重量与所述风力发电平台上方的风力机质量相匹配，使浮力筒的悬浮深度至少大于海浪波长的一半，从而使整个风力发电系统在海浪中的稳定性满足要求。

优选的，所述漂浮式风力发电平台通过耐腐蚀的索链连接到固定在海床中的锚上，索链可以使张紧的，也可以是松弛的。

优选的，所述风力机是任意一种水平轴或者垂直轴风力机。

优选的，所述浮力筒的形状为圆筒形或其他形状。

优选的，所述浮力筒的材料为钢材、混凝土或其他轻质、耐腐蚀材料。

优选的，所述压舱物为钢材、混凝土、碎石、海水，或这几种材料的组合，或其它密度较大的材料。

优选的，所述漂浮式风力发电平台还可应用于湖泊或水库。

(三)有益效果

与现有技术的其它形式的漂浮式平台相比，本实用新型受波浪影响小，能同时适用于深水和浅水环境，且结构简单，经济性好。

附图说明

图1为本实用新型的第一个实施例的示意图。

图2为第一个实施例的浮力筒布置示意图。

图3为本实用新型的第二个实施例的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本实用新型进一步详细说明。

在图1所示实施例中，漂浮在海面3上的漂浮式风力发电平台由悬浮在海面3以下一定深度的多个浮力筒4构成，浮力筒4底部装有压舱物5，多个浮力筒4、4a、4b、4c、4d采取对称布置，之间采用刚性连接轴4x连接，如图2所示。风力机1通过塔架2安装在位于对称中心的浮力筒4上，浮力筒的大小和数量，以及压舱物的重量与浮台上方的风力机的重量相匹配，使所有浮力筒上表面的悬浮深度至少大于海浪波长的一半。浮力筒通过耐腐蚀的索链6连接到固定在海床8中的锚7上，索链可以是张紧的，也可以是松弛的。

在图3所示的第二个实施例中，漂浮在海面3上的漂浮式风力发电平台由悬浮在海面3以下一定深度的单个浮力筒4构成，浮力筒4底部装有压舱物5，风力机1通过塔架2安装在浮力筒4上，浮力筒的大小和数量，以及压舱物的重量与浮台上方的风力机的重量相匹配，使所有浮力筒上表面的悬浮深度至少大于海浪波长的一半。浮力筒通过耐腐蚀的索链6连接到固定在海床8中的锚7上，索链可以是张紧的，也可以是松弛的。

通过以上步骤实施，利用目前普遍使用的风力机叶片模态测试条件和设备，结合数值仿真计算，获得了可以描述叶片动态情况下的频率参数。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种漂浮式风力发电平台，包括多个浮力筒构成，浮力筒底部装有压舱物，其特征在于，所述多个浮力筒的体积和重量相同并对称布置为风力发电平台，各个浮力筒相互之间采用刚性连接，风力机通过塔架安装在所述多个浮力筒的对称中心上，每个浮力筒的体积和内部压舱物的重量与所述风力发电平台上方的风力机的重量相匹配，所有浮力筒均悬浮在海面下方，所有浮力筒上表面的悬浮深度至少大于海浪波长的一半。

2.根据权利要求1所述的漂浮式风力发电平台，其特征在于，所述风力机为水平轴风力机或垂直轴风力机。

3.根据权利要求1所述的漂浮式风力发电平台，其特征在于，所述漂浮式风力发电平台通过耐腐蚀的索链连接到固定在海床中的锚上。

4.根据权利要求1所述的，其特征在于，所述浮力筒的材料为钢材、混凝土。

5.根据权利要求1所述的漂浮式风力发电平台，其特征在于，所述压舱物为钢材、混凝土、碎石、海水，或这几种材料的组合。

6.根据权利要求1所述的漂浮式风力发电平台，其特征在于，所述漂浮式风力发电平台还可应用于湖泊或水库。