CN203419250U - 新型半潜式浮式海上风电平台 - Google Patents

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陈晓明
江峰
王红梅
赵成璧
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Abstract

本实用新型半潜式浮式海上风电平台由一系列钢制的浮箱平台、结构连接段、压载水舱、阻尼板和锚泊系统组成，支撑上部结构包括叶片、轮毂、塔架和机舱等。该浮动平台由连接段兼中间浮筒，外围上部三个浮箱、外围下部三个浮箱、二组阻尼板、电缆和一套锚泊系统组成，其中各浮箱基本呈圆柱体，中间浮箱顶部与塔架根部相连，外围上、下部浮箱呈120°放射状布置，二组阻尼板位于外围水下上部和外围水下下部浮箱之间，外围水下下部三个浮箱通过钢缆与海床上的锚泊系统固定，各浮箱通过连接段或桁架结构固定连接在一起。本实用新型提供了施工安装方便、水动力性能优越，造价经济的浮式海上风电平台，适用于海上风力发电行业的土木工程。

Description

新型半潜式浮式海上风电平台
技术领域
本实用新型属于海洋工程技术领域，涉及一种用于支撑海上风电系统正常工作的安全可靠的海洋平台，尤其是涉及一种新型半潜式浮式海上风电平台。 
背景技术
综合考虑节能、环保和减排因素，在政府有力的财政政策支持下，海上风能发电在商业上也逐渐体现出其竞争力。又考虑到提高大功率风机效率和近海资源的各种限制，海上风电向深海发展已成为未来风能发展的必然趋势，市场前景愈为明朗。海上漂浮式风力机最大特点就是能够克服在海床底部安装固定基础结构受水深的影响的缺点，使海上风电场的建设可以向深水区发展。目前浮式风电基础主要有Spar结构基础、半潜式结构基础和TLP结构基础。其中，Spar结构基础的垂荡性能比半潜式结构基础好，因为Spar结构基础吃水大，而且垂向波浪力小；但由于Spar结构基础水线面小，其横摇和纵摇较大。TLP结构基础具有良好的垂荡和转动特性，但是其系泊系统的复杂性以及昂贵的安装成本、流速对张力腱的影响、上部结构和系泊系统的耦合成为TLP结构基础发展的三大障碍。同时，海上风电Spar结构基础和TLP结构基础的安装也是一个巨大挑战。而半潜式结构基础在运输和安装时具有良好的稳性，相应的费用比Spar和TLP结构基础低。 
发明内容
本实用新型方式是根据特定的海况特点，结合上述Spar结构基础和半潜式结构基础平台的优点进行设计。因此，本实用新型方式既继承了半潜式结构基础 稳性好，运输和安装经济方便的特点，又具有Spar较好的垂荡性能和垂向波浪力小的优势，克服了以上三种结构基础模型的缺陷，水动力性能优越，且经济可靠。 
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下： 
一种新型半潜式浮式海上风电平台，由发电机组系统和支撑体系组成；所述发电机组系统包括叶片(1)、轮毂(2)和发电机组(3)；所述支撑体系包括上部的塔架(4)及其下部的基础；所述发电机组(3)与所述叶片(1)通过所述轮毂(2)与所述塔架(4)固定连接在一起，所述塔架(4)底部通过法兰和所述基础固定相连；所述新型半潜式浮式海上风电平台由一系列钢制的中间浮筒(5)、外围水上上部三个浮箱(6)、外围水下上部三个浮箱(7)、撑杆结构连接段(8)、阻尼板(9)、外围水下下部三个浮箱(10)、锚泊系统(11)、电缆(12)和桁架连接段(13)组成； 
所述浮动平台由所述中间浮筒(5)、所述外围水上上部三个浮箱(6)、所述外围水下上部三个浮箱(7)、所述二组阻尼板(9)、所述外围水下下部三个浮箱(10)、所述撑杆结构连接段(8)、所述一套锚泊系统(11)、所述电缆(12)和所述桁架连接段(13)组成； 
所述中间浮箱(5)顶部与所述塔架(4)根部固定连接，所述外围水上上部三个浮箱(6)、所述外围水下上部三个浮箱(7)和所述外围水下下部三个浮箱(10)呈120°放射状布置，所述二组阻尼板(9)位于所述外围水下上部三个浮箱(7)和所述外围水下下部三个浮箱(10)之间，所述外围水下下部三浮箱(10)通过锚泊线与海床上的所述锚泊系统(11)固定；所述电缆(12)自所述发电机组(3)，经所述塔架(4)，再经所述中间浮箱(5)的电缆通道连接到变电站，接入终端电网系统。 
优选的，所述中间浮箱(5)由顶部、中部和端部三部分浮箱固定连接而成，所述外围水下上部三个浮箱(7)和所述外围水下下部三个浮箱(10)通过桁架结构连接段(13)与所述中间浮箱(5)固定连接，所述外围水下上部三个浮箱(7)与所述外围水下下部三个浮箱(10)同侧上下浮箱之间通过撑杆结构连接段(8)固定连接。 
优选的，在所述外围水下上部三个浮箱(7)和所述外围水下下部三个浮箱(10)同侧外围上、下浮箱之间布置一组或二组以上所述阻尼板(9)，所述阻尼板(9)为圆形或正多边形。 
优选的，所述阻尼板(9)为圆形或正多边形。 
优选的，所述中间浮箱(5)、所述外围水上上部三个浮箱(6)、所述外围水下上部三个浮箱(7)和所述外围水下下部三个浮箱(10)均呈圆柱体或大圆角方柱。 
本实用新型的有益效果可以总结如下： 
1、本实用新型的半潜式浮式海上风电平台主体浮筒呈为圆柱体或大圆角方柱结构，结构相对简单，加工成本低。 
2、所述平台安装方便，安装成本较低。因此整体来说所述平台单位重量成本低。 
3、所述平台合理布置了二组大面积阻尼板，增加所述浮式基础平台的附 加质量和阻尼，提升平台的整体垂荡性能。 
4、相关的仿真模拟测试表明，采用以上技术措施的新型半潜式浮式海上风电平台，水动力性能优良，工作可靠，制造简单，并具有施工安装方便的优点。 
5、适用海域广泛，可以用于国内外各浅水、深水海域的海上风电开发。 
附图说明
图1本实用新型的新型半潜式浮式海上风电平台结构示意图。 
图2新型半潜式浮式海上风电平台型线图主视图。 
图3新型半潜式浮式海上风电平台型线图俯视图。 
图4新型半潜式浮式海上风电平台型线图侧视图。 
图5是图2中A-A剖视图。 
图6是图2中B-B剖视图。 
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。 
如图1-图6所示的一种新型半潜式浮式海上风电平台，由发电机组系统和支撑体系组成；所述发电机组系统包括叶片1、轮毂2和发电机组3；所述支撑体系包括上部的塔架4及其下部的基础；所述发电机组3与所述叶片1通过所述轮毂2与所述塔架4固定连接在一起，所述塔架4底部通过法兰和所述基础固定相连；所述新型半潜式浮式海上风电平台由一系列钢制的中间浮筒5、外围 水上上部三个浮箱6、外围水下上部三个浮箱7、撑杆结构连接段8、阻尼板9、外围水下下部三个浮箱10、锚泊系统11、电缆12和桁架连接段13组成；所述浮动平台由所述中间浮筒5、所述外围水上上部三个浮箱6、所述外围水下上部三个浮箱7、所述二组阻尼板9、所述外围水下下部三个浮箱10、所述撑杆结构连接段8、所述一套锚泊系统11、所述电缆12和所述桁架连接段13组成；所述中间浮箱5顶部与所述塔架4根部固定连接，所述外围水上上部三个浮箱6、所述外围水下上部三个浮箱7和所述外围水下下部三个浮箱10呈120°放射状布置，所述二组阻尼板9位于所述外围水下上部三个浮箱7和所述外围水下下部三个浮箱10之间，所述外围水下下部三浮箱10通过锚泊线与海床上的所述锚泊系统11固定；所述电缆12自所述发电机组3，经所述塔架4，再经所述中间浮箱5的电缆通道连接到变电站，接入终端电网系统。 
在更加优选的实施例中，所述中间浮箱5由顶部、中部和端部三部分浮箱固定连接而成，所述外围水下上部三个浮箱7和所述外围水下下部三个浮箱10通过桁架结构连接段13与所述中间浮箱5固定连接，所述外围水下上部三个浮箱7与所述外围水下下部三个浮箱10同侧上下浮箱之间通过撑杆结构连接段8固定连接。 
在更加优选的实施例中，在所述外围水下上部三个浮箱7和所述外围水下下部三个浮箱10同侧外围上、下浮箱之间布置一组或二组以上所述阻尼板9，所述阻尼板9为圆形或正多边形。 
在更加优选的实施例中，所述阻尼板9为圆形或正多边形。所述中间浮箱5、所述外围水上上部三个浮箱6、所述外围水下上部三个浮箱7和所述外围水下下部三个浮箱10均呈圆柱体或大圆角方柱。 
在某个具体的实施例中，所述半潜式浮式基础平台由所述中间浮箱5、所述外围水上上部三个浮箱6、所述外围水下上部三个浮箱7、所述撑杆结构连接段8、所述二组阻尼板9、所述外围水下下部三个浮箱10、一套锚泊系统11、所述电缆12和所述桁架连接段13组成。所述中间浮箱5由顶部、中部和端部三个浮筒焊接而成，端部浮筒直径最大，提供足够浮力，中部浮筒直径最小，减少垂向波浪力，顶部直径兼于两者之间，提供足够的水线面面积。所述外围水上上部三个浮箱6、所述外围水下上部三个浮箱7和所述外围水下下部三个浮箱10呈圆柱体，具有合适的水线面面积，呈120°三角对称放射状布置，且所述外围水上上部三个浮箱6相互之间保持足够的距离；所述外围水下上部三个浮箱7相互之间分别保持足够的距离；所述外围水下下部三个浮箱10相互之间保持足够的距离，以获取优良的平台稳性性能。具体的距离根据不同风机的工作性能决定。作为优选，所述距离取设计波长的一半。所述外围水下上部三个浮箱7与所述外围水下下部三个浮箱10之间保持足够的间距，以增加平台吃水，并改善了平台的垂荡性能和波浪受力情况。具体的距离根据不同风机的工作性能决定。所述外围水下上部三个浮箱7和所述外围水下下部三个浮箱10之间安装了所述二组圆形或矩形阻尼板9，改善了平台的垂荡性能。所述外围水下上部三个浮箱7和所述外围水下下部三个浮箱10以及所述中间浮箱5中皆设计了压载水舱，内部装满海水，以降低整个系统的重心，从而获得足够的扶正力矩。所述外围水下上部三个浮箱7与和所述外围水下下部三个浮箱10同侧上下部浮箱通过所述桁架结构连接段8固定连接在一起。所述外围水下上部三个浮箱7与中间浮箱5通过所述桁架结构连接段13固定连接在一起。所述外围水下下部三个浮箱10与中间浮箱5通过所述桁架结构连接段13固定连接在一起。所述平台的外围水下下部三个浮箱10通过锚泊线与海床上的所述锚泊系统11固定，以 获得系缆回复力来保证风机的稳定。所述平台海床上的锚泊系统11采用大型抓力锚、桩基基础或吸力式基础。所述电缆12自发电机组3，经塔架4、中间浮箱5的电缆通道连接到变电站，接入终端电网系统。 
以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本实用新型，但本领域技术人员应该明白，本实用新型并不局限于以上所述实施例，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (5)

1.一种新型半潜式浮式海上风电平台，由发电机组系统和支撑体系组成；所述发电机组系统包括叶片(1)、轮毂(2)和发电机组(3)；所述支撑体系包括上部的塔架(4)及其下部的基础；所述发电机组(3)与所述叶片(1)通过所述轮毂(2)与所述塔架(4)固定连接在一起，所述塔架(4)底部通过法兰和所述基础固定相连；其特征在于：所述新型半潜式浮式海上风电平台由一系列钢制的中间浮筒(5)、外围水上上部三个浮箱(6)、外围水下上部三个浮箱(7)、撑杆结构连接段(8)、阻尼板(9)、外围水下下部三个浮箱(10)、锚泊系统(11)、电缆(12)和桁架连接段(13)组成； 
浮动平台由所述中间浮筒(5)、所述外围水上上部三个浮箱(6)、所述外围水下上部三个浮箱(7)、二组阻尼板(9)、所述外围水下下部三个浮箱(10)、所述撑杆结构连接段(8)、一套锚泊系统(11)、所述电缆(12)和所述桁架连接段(13)组成； 
所述中间浮箱(5)顶部与所述塔架(4)根部固定连接，所述外围水上上部三个浮箱(6)、所述外围水下上部三个浮箱(7)和所述外围水下下部三个浮箱(10)呈120°放射状布置，所述二组阻尼板(9)位于所述外围水下上部三个浮箱(7)和所述外围水下下部三个浮箱(10)之间，所述外围水下下部三浮箱(10)通过锚泊线与海床上的所述锚泊系统(11)固定；所述电缆(12)自所述发电机组(3)，经所述塔架(4)，再经所述中间浮箱(5)的电缆通道连接到变电站，接入终端电网系统。 
2.根据权利要求1所述的新型半潜式浮式海上风电平台，其特征是：所述中间浮箱(5)由顶部、中部和端部三部分浮箱固定连接而成，所述外围水下上部三个浮箱(7)和所述外围水下下部三个浮箱(10)通过桁架结构连接段(13) 与所述中间浮箱(5)固定连接，所述外围水下上部三个浮箱(7)与所述外围水下下部三个浮箱(10)同侧上下浮箱之间通过撑杆结构连接段(8)固定连接。 
3.根据权利要求2所述的新型半潜式浮式海上风电平台，其特征是：在所述外围水下上部三个浮箱(7)和所述外围水下下部三个浮箱(10)同侧外围上、下浮箱之间布置一组或二组以上所述阻尼板(9)，所述阻尼板(9)为圆形或正多边形。 
4.根据权利要求1所述的新型半潜式浮式海上风电平台，其特征是：所述阻尼板(9)为圆形或正多边形。 
5.根据权利要求1所述的新型半潜式浮式海上风电平台，其特征是：所述中间浮箱(5)、所述外围水上上部三个浮箱(6)、所述外围水下上部三个浮箱(7)和所述外围水下下部三个浮箱(10)均呈圆柱体或大圆角方柱。 
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