CN203439238U - 新型Spar浮式海上风电平台 - Google Patents

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赵成璧
王红梅
江峰
陈晓明
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Abstract

本实用新型Spar浮式海上风电平台由一系列钢制的浮箱平台上体结构、硬舱、中央过渡压载水舱区域、阻尼板、软舱、锚泊系统和电缆组成。软舱采用永久固定压载方式,舱内填充重物,保证平台的浮心高于重心;硬舱由三根立柱呈120°放射状布置组成,且通过为平台提供浮力的第一浮箱式结构连接段与平台上体结构连为一体;硬舱下端固定连接着是中央过渡压载水舱区域,中央过渡压载水舱区域固定连接着软舱;中央过渡压载水舱区域和软舱的每根立柱均设置有一组系泊器,且相邻两中央过渡压载水舱区域采用为桁架结构连接段相连接。本实用新型具有优良运动性能,适应作业水深范围广,整体结构强度好,建造成本低,运输及安装成本低。

Description

新型Spar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,涉及一种适用于深海及超深海的支撑海上风电系统正常工作和生产的安全可靠的海洋平台。 
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,海上风电向深海及超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,以及能避免景观污染和生态破坏,使海上风电场的建设可以向深水区发展。目前主要的浮式风电基础有Spar结构基础、半潜式结构基础和TLP结构基础。 
半潜式结构浮式基础抗风能力强,建造容易和成本低,移动性能好,但由于其吃水较浅,在深海恶劣海况下受波浪影响敏感,升沉运动过大,不利于海上风机工作。 
TLP结构浮式基础具有良好的垂荡和转动特性,但是其锚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、上部结构和锚泊系统的耦合成为TLP结构基础发展的主要障碍。同时,实现海上风电TLP结构浮式基础的一体化安装也是一个巨大挑战,因此海上风电TLP结构基础尚不具备经济性,无法适用于海上风电开发。 
Spar结构浮式基础吃水大,而且垂向波浪力小;且Spar结构浮式基础重心低于浮心,抗倾覆能力强,因此Spar运动性能十分优异。传统式和桁架式主体硬舱部分采用大直径圆柱体,建造难度和成本很高。同时存在移动性差,甲板面积较小,水线面小,其横摇和纵摇较大的问题。 
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结构浮式基础和半潜式结构浮式基础平台的优点进行设计。因此,本实用新型方式既继承了Spar较好的垂荡性能,垂向波浪力小以及抗倾覆能力强的优势,又具有半潜式结构基础稳性好,建造、运输和安装经济方便的特点,在很大程度上克服了以上三种浮式结构基础模型的存在的缺陷,水动力性能优越,且经济可靠。具体通过以下技术方案实现的: 
本实用新型公开了一种三立柱式深吃水s pa r浮式海上风电平台。本实用新型的技术方案是: 
一种新型Spar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)连接在一起,所述塔架(4)底部通过法兰和基础相连;所述新型Spar浮式海上风电平台由一系列钢制的平台上体结构(5)、第一浮箱式结构连接段(6)、硬舱(7)、中央过渡压载水舱区域(8)、阻尼板(9)、软舱(10)、桁架结构连接段(11)、第二浮箱式结构连接段(12)、锚泊系统(13)和电缆(14)组成;所述硬舱(7)由三根立柱呈120°放射状布置组成,且通过所述第一浮箱式结构连接段(6)与所述平台上体结构(5)连为一体;所述硬舱(7)下端固 定连接着所述中央过渡压载水舱区域(8),所述中央过渡压载水舱区域(8)通过所述桁架结构连接段(11)连为一体,所述中央过渡压载水舱区域(8)中间段固定连接着三组所述阻尼板(9),所述中央过渡压载水舱区域(8)下端固定连接着所述软舱(10);所述软舱(10)采用永久固定压载方式,舱内填充重物,所述新型Spar浮式海上风电平台的浮心高于重心;所述锚泊系统(13)采用传统锚固方式连接到海底锚点;所述电缆(14)自所述发电机组(3),经所述塔架(4)、所述第一浮箱式结构连接段(6)、所述桁架结构连接段(11)、所述第二浮箱式结构连接段(12)的电缆通道连接到变电站,接入终端电网系统。 
优选的,所述硬舱(7)、所述中央过渡压载水舱区域(8)、所述阻尼板(9)和所述软舱(10)通过所述桁架结构连接段(11)、所述第一浮箱式结构连接段(6)、所述第二浮箱式结构连接段(12)连为一体,且呈120°放射状布置组成,横向间距取为设计波长的一半。 
优选的,所述第一浮箱式结构连接段(6)、所述桁架结构连接段(11)、所述第二浮箱式结构连接段(12)设有可使海上风电系统电缆穿过的通孔,所述第一浮箱式结构连接段(6)、所述第二浮箱式结构连接段(12)能够为平台提供较大的浮力;所述第二浮箱式结构连接段(12)设有压载水舱。 
优选的,所述中央过渡压载水舱区域(8)固定连接三组所述阻尼板(9),每组两块,整体共为6块,所述阻尼板(9)为圆形或正多边形。 
优选的,所述软舱(10)呈120°放射状布置组成,所述软舱(10)通过所述第一浮箱式结构连接段(6)连为一体,并设有固定压载舱。 
优选的,所述锚泊系统(13)分为上部三组、下部三组,每组由二根系泊索组成,采用半张紧的复合悬链线式系泊;即每根系泊索都呈锚链-钢缆-锚链型式。 
优选的,每根所述系泊索都呈锚链-钢缆-锚链型式。 
本实用新型的有益效果: 
1、压载由所述中央过渡压载水舱区域和平台底部软舱提供,保证重心在浮心之下,使海上风机平台具有足够的稳定性和良好的运动性能,且避免软舱固定压载过大对结构的疲劳效应。 
2、平台整体柱体尺寸适合分段建造,统一总装,降低了建造难度,缩短建造时间。 
3、合理布置了大面积阻尼板,增加所述浮式基础平台的附加质量和阻尼,提升平台的垂荡性能。 
4、增加了水线面面积,有效地提高了平台抗风能力,改善所述平台非线性耦合的不稳定运动。 
5、适用海域广泛,可以用于国内外不同海域的海上风电开发。 
附图说明
图1为本实用新型的新型Spar浮式海上风电平台结构视图图。 
图2是新型Spar浮式海上风电平台型线图的主视图。 
图3是新型Spar浮式海上风电平台型线图的俯视图。 
图4是新型Spar浮式海上风电平台型线图的侧视图。 
图5是图2中A-A剖视图。 
图6是图2中B-B剖视图。 
图7是图2中C-C剖视图。 
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、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,对本发明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仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。 
如图1-图7所示的新型Spar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连接在一起,所述塔架4底部通过法兰和基础相连;所述新型Spar浮式海上风电平台由一系列钢制的平台上体结构5、第一浮箱式结构连接段6、硬舱7、中央过渡压载水舱区域8、阻尼板9、软舱10、桁架结构连接段11、第二浮箱式结构连接段12、锚泊系统13和电缆14组成;所述硬舱7由三根立柱呈120°放射状布置组成,且通过所述第一浮箱式结构连接段6与所述平台上体结构5连为一体;所述硬舱7下端固定连接着所述中央过渡压载水舱区域8,所述中央过渡压载水舱区域8通过所述桁架结构连接段11连为一体,所述中央过渡压载水舱区域8中间段固定连接着三组所述阻尼板9,所述中央过渡压载水舱区域8下端固定连接着所述软舱10;所述软舱10采用永久固定压载方式,舱内填充重物,所述新型Spar浮式海上风电平台的浮心高于重心;所述锚泊系统13采用传统锚固方式连接到海底锚点;所述电缆14自所述发电机组3,经所述塔架4、所述第一浮箱式结构连接段6、所述桁架结构连接段11、所述第二浮箱式结构连接段12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,所述硬舱7、所述中央过渡压载水舱区域8、所述阻尼板9和所述软舱10通过所述桁架结构连接段11、所述第一浮箱式结构连接段6、所述第二浮箱式结构连接段12连为一体,且呈120°放射状布置组成,横向间距取为设计波长的一半。 
在更加优选的实施例中,所述第一浮箱式结构连接段6、所述桁架结构连接段11、所述第二浮箱式结构连接段12设有可使海上风电系统电缆穿过的通孔,所述第一浮箱式结构连接段6、所述第二浮箱式结构连接段12能够为平台提供较大的浮力;所述第二浮箱式结构连接段12设有压载水舱。 
在更加优选的实施例中,所述中央过渡压载水舱区域8固定连接三组所述阻尼板9,每组两块,整体共为6块,所述阻尼板9为圆形或正多边形。所述软舱10呈120°放射状布置组成,所述软舱10通过所述第一浮箱式结构连接段6连为一体,并设有固定压载舱。 
在更加优选的实施例中,所述锚泊系统13分为上部三组、下部三组,每组由二根系泊索组成,采用半张紧的复合悬链线式系泊;即每根系泊索都呈锚链-钢缆-锚链型式。每根所述系泊索都呈锚链-钢缆-锚链型式。 
在某个具体的实施例中,如图1所示,新型Spar浮式海上风电平台,包括海上风电系统叶片1、轮毂2、发电机组3和塔架4,平台上体结构5、第一浮箱式结构连接段6、硬舱7、中央过渡压载水舱区域8、阻尼板9、软舱10、桁架结构连接段11、第二浮箱式结构连接段12、锚泊系统13和电缆14组成。所述平台上体结构5由水密舱壁围成,共设二层甲板,最上层甲板主要支撑所述叶片1、所述轮毂2、所述发电机组3和所述塔架4等海上风电系统。所述硬舱7由三根圆柱组成,呈120°三角放射状分布;所述硬舱7内部采用水密舱壁分隔成各种工作舱和功能舱,主要以提供平台工作的浮力。所述硬舱7通过所述第一浮箱式结构连接段6与所述平台上体结构5连接,所述硬舱7下端与之对应的所述中央过渡压载水舱区域8固定连接,所述中央过渡压载水舱区域8由三组变截面立柱组成,呈120°三角放射状分布;所述中央过渡压载水舱区域8内部设置了多层压载 水舱,外端并设有导缆器;所述桁架结构连接段11由水平撑杆组成;所述第一浮箱式结构连接段6和所述第二浮箱式结构连接段12由水平撑杆和浮箱组成;所述桁架结构连接段11、所述第一浮箱式结构连接段6和所述第二浮箱式结构连接段12设有可使海上风电系统电缆穿过的通孔。所述阻尼板9呈圆形,固定连接在所述中央过渡压载水舱区域8上,所述阻尼板9对所述中央过渡压载水舱区域8结构起加固作用,在平台发生垂荡时候可以提供较大的附加质量和阻尼,有效提高平台的垂荡运动性能,有利于海上风机的正常运行。所述阻尼板9设有让系泊索通过的通孔。所述中央过渡压载水舱区域8下端与所述软舱10固定连接;所述软舱10由三根圆柱组成,呈120°三角放射状分布;所述软舱10内部设有固定压载舱,使重心位于浮心之下,提高平台稳性。所述锚泊系统13分为所述中央过渡压载水舱区域8三组,软舱10三组,每组由2根系泊索组成,即每根系泊索都呈锚链-钢缆-锚链形式。所述中央过渡压载水舱区域8导缆器高度与平台重心一致。所述平台海床上的锚泊系统采用大型抓力锚、桩基基础或吸力式基础。本实用新型可根据实际情况在重心高度处的所述中央过渡压载水舱区域8设置动力定位系统,用以辅助定位和运动补偿。所述电缆14自所述发电机组3,经所述塔架4、所述第一浮箱式结构连接段6、所述桁架结构连接段11、所述第二浮箱式结构连接段12的电缆通道连接到变电站,接入终端电网系统。 
以上所述,仅为本实用新型较佳的具体实施方式,但本实用新型的保护范围不仅局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (7)

1.一种新型Spar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)连接在一起,所述塔架(4)底部通过法兰和基础相连;其特征在于:所述新型Spar浮式海上风电平台由一系列钢制的平台上体结构(5)、第一浮箱式结构连接段(6)、硬舱(7)、中央过渡压载水舱区域(8)、阻尼板(9)、软舱(10)、桁架结构连接段(11)、第二浮箱式结构连接段(12)、锚泊系统(13)和电缆(14)组成;所述硬舱(7)由三根立柱呈120°放射状布置组成,且通过所述第一浮箱式结构连接段(6)与所述平台上体结构(5)连为一体;所述硬舱(7)下端固定连接着所述中央过渡压载水舱区域(8),所述中央过渡压载水舱区域(8)通过所述桁架结构连接段(11)连为一体,所述中央过渡压载水舱区域(8)中间段固定连接着三组所述阻尼板(9),所述中央过渡压载水舱区域(8)下端固定连接着所述软舱(10);所述软舱(10)采用永久固定压载方式,舱内填充重物,所述新型Spar浮式海上风电平台的浮心高于重心;所述锚泊系统(13)采用传统锚固方式连接到海底锚点;所述电缆(14)自所述发电机组(3),经所述塔架(4)、所述第一浮箱式结构连接段(6)、所述桁架结构连接段(11)、所述第二浮箱式结构连接段(12)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Spar浮式海上风电平台,其特征是:所述硬舱(7)、所述中央过渡压载水舱区域(8)、所述阻尼板(9)和所述软舱(10)通过所述桁架结构连接段(11)、所述第一浮箱式结构连接段(6)、所述第二浮箱式结构连接段(12)连为一体,且呈120°放射状布置组成,横向间距取为设计波长的一半。 
3.根据权利要求1所述的新型Spar浮式海上风电平台,其特征在于:所述第一浮箱式结构连接段(6)、所述桁架结构连接段(11)、所述第二浮箱式结构连接段(12)设有可使海上风电系统电缆穿过的通孔,所述第一浮箱式结构连接段(6)、所述第二浮箱式结构连接段(12)能够为平台提供较大的浮力;所述第二浮箱式结构连接段(12)设有压载水舱。 
4.根据权利要求1所述新型Spar浮式海上风电平台,其特征在于:所述中央过渡压载水舱区域(8)固定连接三组所述阻尼板(9),每组两块,整体共为6块,所述阻尼板(9)为圆形或正多边形。 
5.根据权利要求1所述新型Spar浮式海上风电平台,其特征在于:所述软舱(10)呈120°放射状布置组成,所述软舱(10)通过所述第一浮箱式结构连接段(6)连为一体,并设有固定压载舱。 
6.根据权利要求1所述的新型Spar浮式海上风电平台,其特征在于:所述锚泊系统(13)分为上部三组、下部三组,每组由二根系泊索组成,采用半张紧的复合悬链线式系泊;即每根系泊索都呈锚链-钢缆-锚链型式。 
7.根据权利要求6所述的新型Spar浮式海上风电平台,其特征在于:每根所述系泊索都呈锚链-钢缆-锚链型式。 
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