CN205396471U - 新型深海半潜式浮式海上风电平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种新型深海半潜式浮式海上风电平台，包括发电机组系统和支撑体系；支撑体系包括上部的塔架(4)及下部的平台基础；所述平台基础按自上而下方向，依次包括上体平台(5)、箱式结构连接段(6)、外围上部浮箱(7)、外围中部立柱(8)、外围下部浮箱(9)和n环形下体(10)。优点为：本实用新型根据特定的海况特点设计，采用半潜式结构基础，继承了半潜式结构基础稳定性好，运输和安装经济方便的特点，水动力性能优越，且经济可靠，并且，半潜式结构基础横摇和纵摇较小，从而可实现海上风能稳定发电。
Description
技术领域
本实用新型属于海洋工程技术领域，具体涉及一种新型深海半潜式浮式海上风电平台。
背景技术
综合考虑绿色节能、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。目前，近海风能资源的开发已初见规模，且受到国防、渔业、港口和航道等因素制约，未来发展空间有限，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。
然而，随着水深的增加，近海风能资源开发采用的固定基础的成本急剧上升，根本无法适应深海风能资源开发的需求，而海上漂浮式风力机则能够克服该问题，使海上风电场的建设可以向深水区发展。
目前，海上漂浮式风力机所采用的浮式风电基础主要有Spar结构基础和TLP结构基础两种形式。其中，由于Spar结构基础水线面小，具有横摇和纵摇较大的不足。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。
因此，如何有效解决上述风电基础存在的不足，开发一种结构基础稳定性好、运输和安装经济方便、水动力性能优越以及经济可靠的海上风电平台，具有重要意义。
实用新型内容
针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种新型深海半潜式浮式海上风电平台，可有效解决上述问题。
本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型提供一种新型深海半潜式浮式海上风电平台，包括发电机组系统和支撑体系；
其中，所述发电机组系统包括叶片(1)、轮毂(2)和发电机组(3)；所述发电机组(3)通过所述轮毂(2)与所述叶片(1)固定连接；
所述支撑体系包括上部的塔架(4)及下部的平台基础；所述平台基础按自上而下方向，依次包括上体平台(5)、箱式结构连接段(6)、外围上部浮箱(7)、外围中部立柱(8)、外围下部浮箱(9)和n环形下体(10)；n为大于1的自然数；其中，所述塔架(4)的顶部支撑固定所述发电机组系统；所述塔架(4)的底部与所述上体平台(5)的顶部固定连接；以所述上体平台(5)的底部为中心，发射状均匀引出n个所述箱式结构连接段(6)，在每个所述箱式结构连接段(6)的底部固定安装有1个所述外围上部浮箱(7)；在每个所述外围上部浮箱(7)的底部固定安装有1个所述外围中部立柱(8)；在每个所述外围中部立柱(8)的底部固定安装有1个所述外围下部浮箱(9)；在各个所述外围下部浮箱(9)的下方设置n环形下体(10)，并且，各个所述外围下部浮箱(9)的底部固定到所述n环形下体(10)。
优选的，n等于5；所述箱式结构连接段(6)、所述外围上部浮箱(7)、所述外围中部立柱(8)和所述外围下部浮箱(9)的设置数量均为5个；各个所述外围上部浮箱(7)呈72°放射状布置；各个所述外围下部浮箱(9)呈72°放射状布置。
优选的，所述外围上部浮箱(7)和与其固定的外围中部立柱(8)同轴设置；所述外围中部立柱(8)和与其固定的外围下部浮箱(9)同轴设置。
优选的，所述塔架(4)的底部通过法兰与所述上体平台(5)的顶部固定连接。
优选的，所述上体平台(5)为圆柱、大圆角方柱或正多边形立柱。
优选的，所述外围上部浮箱(7)、所述外围中部立柱(8)和所述外围下部浮箱(9)均呈大圆角方柱或圆柱体。
优选的，所述n环形下体(10)由带减阻孔的环形大圆角方柱与流线型靴体组成。
优选的，各个所述外围下部浮箱(9)的底部固定到所述n环形下体(10)的流线型靴体。
优选的，还包括锚泊系统(11)、电缆(12)和阻尼板(13)；
所述阻尼板(13)布置于所述上体平台(5)的下方，且通过箱式结构连接段与所述n环形下体(10)的带减阻孔的环形圆方柱连接在一起；
所述锚泊系统(11)位于海床上，其通过锚泊线固定到所述外围下部浮箱(9)；
所述电缆(12)自所述发电机组(3)，经所述塔架(4)，再经所述上体平台(5)的电缆通道连接到变电站，接入终端电网系统。
优选的，所述阻尼板(13)为带孔或不带孔的圆形、正多边形或类正多边形。
本实用新型提供的新型深海半潜式浮式海上风电平台具有以下优点：
本实用新型根据特定的海况特点设计，采用半潜式结构基础，继承了半潜式结构基础稳定性好，运输和安装经济方便的特点，水动力性能优越，且经济可靠，，并且，半潜式结构基础横摇和纵摇较小，从而可实现海上风能稳定发电。
附图说明
图1为本实用新型提供的新型深海半潜式浮式海上风电平台的结构示意图。
图2为本实用新型提供的新型深海半潜式浮式海上风电平台型线图主视图。
图3为本实用新型提供的新型深海半潜式浮式海上风电平台型线图俯视图。
图4是图3中A-A剖视图
图5是图4中塔基及顶甲板剖视图。
图6是图4中C甲板剖视图。
图7是图4中B甲板剖视图。
图8是图4中A甲板剖视图。
图9是图4中A1剖面剖视图。
图10是图4中垂荡板剖视图。
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。
本实用新型提供一种新型深海半潜式浮式海上风电平台，根据特定的海况特点设计，采用半潜式结构基础，继承了半潜式结构基础稳定性好，运输和安装经济方便的特点，水动力性能优越，且经济可靠，，并且，半潜式结构基础横摇和纵摇较小，从而可实现海上风能稳定发电。
结合图1-图10，本实用新型提供一种新型深海半潜式浮式海上风电平台，包括发电机组系统和支撑体系；
其中，发电机组系统包括叶片1、轮毂2和发电机组3；发电机组3通过轮毂2与叶片1固定连接；
支撑体系包括上部的塔架4及下部的平台基础；平台基础按自上而下方向，依次包括上体平台5、箱式结构连接段6、外围上部浮箱7、外围中部立柱8、外围下部浮箱9和n环形下体10；n为大于1的自然数，在附图中，n等于5；其中，塔架4的顶部支撑固定发电机组系统；塔架4的底部与上体平台5的顶部固定连接，例如，可通过法兰固定连接；以上体平台5的底部为中心，发射状均匀引出n个箱式结构连接段6，在每个箱式结构连接段6的底部固定安装有1个外围上部浮箱7；在每个外围上部浮箱7的底部固定安装有1个外围中部立柱8；在每个外围中部立柱8的底部固定安装有1个外围下部浮箱9；在各个外围下部浮箱9的下方设置n环形下体10，并且，各个外围下部浮箱9的底部固定到n环形下体10。可见，外围上部浮箱7和与其固定的外围中部立柱8同轴设置；外围中部立柱8和与其固定的外围下部浮箱9同轴设置。
因此，参见附图，当n等于5时，箱式结构连接段6、外围上部浮箱7、外围中部立柱8和外围下部浮箱9的设置数量均为5个；因此，平台基础的结构可描述为：上体平台5顶部与塔架4根部固定连接，上体平台5居于平台中央，5个外围上部浮箱7呈72°放射状布置，5个外围下部浮箱呈72°放射状布置，上体平台5通过箱式结构连接段6与各个外围上部浮箱相连接，每个外围上部浮箱7与位于其正下方的外围下部浮箱9通过1个外围中部立柱8连接，外围下部浮箱9固定于五环形下体10的流线靴体位置。
实际应用中，上体平台5包括但不限于圆柱、大圆角方柱或正多边形立柱。外围上部浮箱7、外围中部立柱8和外围下部浮箱9的结构包括但不限于呈大圆角方柱或圆柱体。n环形下体10由带减阻孔的环形大圆角方柱与流线型靴体组成。
另外，还包括锚泊系统11、电缆12和阻尼板13；阻尼板13布置于上体平台5的下方，且通过箱式结构连接段与n环形下体10的带减阻孔的环形圆方柱连接在一起；锚泊系统11位于海床上，其通过锚泊线固定到外围下部浮箱9；电缆12自发电机组3，经塔架4，再经上体平台5的电缆通道连接到变电站，接入终端电网系统。其中，阻尼板13可以为带孔或不带孔的圆形、正多边形或类正多边形。
下面结合本实用新型提供的新型深海半潜式浮式海上风电平台的结构，介绍本实用新型的作用原理：
半潜式浮式基础平台由上体平台5、箱式结构连接段6、5个外围上部浮箱7、5个外围中部立柱8、5个外围下部浮箱9、五环形下体10、一套锚泊系统11、电缆12和一组阻尼板13组成；其中，上体平台5居于平台中央，并与水面保持合适的距离，以减少波浪力。上体平台5顶部与塔架4根部固定连接；5个外围上部浮箱7、5个外围中部立柱8、5个外围下部浮箱9呈大圆角方柱，具有合适的水线面，呈72°放射状布置，且5个外围上部浮箱7相互之间保持足够的距离；5个外围中部立柱8相互之间分别保持足够的距离；外围下部浮箱9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，该距离取设计波长的一半。5个外围上部浮箱7与5个外围下部浮箱9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。5个外围中部立柱8在保证结构完整性的前提尽可能采用小尺寸，以减少平台波浪力；五环形下体10安装一组圆形或正多边形阻尼板13，改善了平台的垂荡性能；作为优选，阻尼板13带排水孔；五环形下体10由带减阻孔的环形大圆角方柱与流线型靴体组成，以降低平台的阻力。外围中部立柱8、外围下部浮箱9和五环形下体10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。上体平台5通过箱式结构连接段6与5个外围上部浮箱7相连接，5个外围上部浮箱7与5个外围下部浮箱9分别通过5个外围中部立柱8连接，5个外围下部浮箱9固定于五环形下体10的流线靴体位置，阻尼板13通过箱式结构连接段与五环形下体10的带减阻孔的环形大圆角方柱连接在一起。5个外围下部浮箱9通过锚泊线与海床上的锚泊系统11固定。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。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。
本实用新型提供一种新型深海半潜式浮式海上风电平台，具有以下优点：
(1)本实用新型的深海半潜式浮式海上风电平台，主体浮筒基本呈圆柱体、大圆角方柱或流线形靴体结构，结构紧凑简洁，加工成本低。
(2)平台安装方便，安装成本较低。因此，整体来说，平台单位重量成本低。
(3)平台合理布置了一组大面积阻尼板，增加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)平台采用五环形下体，且五环形下体10由带减阻孔的环形大圆角方柱与流线型靴体组成，因此平台耐波性优良，且阻力不大。
(5)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。适用海域广泛，可以用于国内外各深水海域的海上风电开发。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种新型深海半潜式浮式海上风电平台，其特征在于，包括发电机组系统和支撑体系；
其中，所述发电机组系统包括叶片(1)、轮毂(2)和发电机组(3)；所述发电机组(3)通过所述轮毂(2)与所述叶片(1)固定连接；
所述支撑体系包括上部的塔架(4)及下部的平台基础；所述平台基础按自上而下方向，依次包括上体平台(5)、箱式结构连接段(6)、外围上部浮箱(7)、外围中部立柱(8)、外围下部浮箱(9)和n环形下体(10)；n为大于1的自然数；其中，所述塔架(4)的顶部支撑固定所述发电机组系统；所述塔架(4)的底部与所述上体平台(5)的顶部固定连接；以所述上体平台(5)的底部为中心，发射状均匀引出n个所述箱式结构连接段(6)，在每个所述箱式结构连接段(6)的底部固定安装有1个所述外围上部浮箱(7)；在每个所述外围上部浮箱(7)的底部固定安装有1个所述外围中部立柱(8)；在每个所述外围中部立柱(8)的底部固定安装有1个所述外围下部浮箱(9)；在各个所述外围下部浮箱(9)的下方设置n环形下体(10)，并且，各个所述外围下部浮箱(9)的底部固定到所述n环形下体(10)。
2.根据权利要求1所述的新型深海半潜式浮式海上风电平台，其特征在于，n等于5；所述箱式结构连接段(6)、所述外围上部浮箱(7)、所述外围中部立柱(8)和所述外围下部浮箱(9)的设置数量均为5个；各个所述外围上部浮箱(7)呈720放射状布置；各个所述外围下部浮箱(9)呈720放射状布置。
3.根据权利要求1所述的新型深海半潜式浮式海上风电平台，其特征在于，所述外围上部浮箱(7)和与其固定的外围中部立柱(8)同轴设置；所述外围中部立柱(8)和与其固定的外围下部浮箱(9)同轴设置。
4.根据权利要求1所述的新型深海半潜式浮式海上风电平台，其特征在于，所述塔架(4)的底部通过法兰与所述上体平台(5)的顶部固定连接。
5.根据权利要求1所述的新型深海半潜式浮式海上风电平台，其特征在于，所述上体平台(5)为圆柱、大圆角方柱或正多边形立柱。
6.根据权利要求1所述的新型深海半潜式浮式海上风电平台，其特征在于，所述外围上部浮箱(7)、所述外围中部立柱(8)和所述外围下部浮箱(9)均呈大圆角方柱或圆柱体。
7.根据权利要求1所述的新型深海半潜式浮式海上风电平台，其特征在于，所述n环形下体(10)由带减阻孔的环形大圆角方柱与流线型靴体组成。
8.根据权利要求7所述的新型深海半潜式浮式海上风电平台，其特征在于，各个所述外围下部浮箱(9)的底部固定到所述n环形下体(10)的流线型靴体。
9.根据权利要求7所述的新型深海半潜式浮式海上风电平台，其特征在于，还包括锚泊系统(11)、电缆(12)和阻尼板(13)；
所述阻尼板(13)布置于所述上体平台(5)的下方，且通过箱式结构连接段与所述n环形下体(10)的带减阻孔的环形圆方柱连接在一起；
所述锚泊系统(11)位于海床上，其通过锚泊线固定到所述外围下部浮箱(9)；
所述电缆(12)自所述发电机组(3)，经所述塔架(4)，再经所述上体平台(5)的电缆通道连接到变电站，接入终端电网系统。
10.根据权利要求9所述的新型深海半潜式浮式海上风电平台，其特征在于，所述阻尼板(13)为带孔或不带孔的圆形、正多边形或类正多边形。
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