CN206545568U - 一种新型海上漂浮式可移动风力发电设备 - Google Patents
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Abstract
一种新型海上漂浮式可移动风力发电设备，包括浮船，浮船上设有复合材料平台和操作系统，复合材料平台上设有高强复合材料骨架，高强复合材料骨架上设有高强复合梯形架构，高强复合梯形架构内设有垂直轴风力发电机，垂直轴风力发电机连接有轴流式叶轮，浮船还上设有若干地锚和浮船动力系统，垂直轴风力发电机和浮船动力系统分别通过导线与操作系统连接。它具有成本低、耐腐蚀、防台风、防雷电、抗摆动、抗共振、漂浮式、可移动等优点。
Description
技术领域：
本实用新型涉及海上风力发电技术领域，具体涉及一种新型海上漂浮式可移动风力发电设备。
背景技术：
目前，由于受气候环境变化和能源低碳转型等因素的影响，海上风电产业在全球的普及程度正在不断提高，目前全球已经有50多个国家和地区开始发展海上风电。风力发电在我国电力总装机中的比重已超过7％，成为仅次于火电、水电的第三大电力来源。在内陆风电遭遇“弃风限电”严峻形势的背景下，靠近经济发达区域、具有消纳优势的海上风电项目，成为整个行业的一道亮光。与陆上风电相比，海上风电有着天然的优势，主要包括：海上的高风速及满发小时数；不占用土地资源，不受地形地貌影响，单机容量大，有效规避陆上发展空间的限制；离负荷中心更近，减少电力传输损失等，海上风电正成为风电发展的重要方向。但是，海上风电发展受到自然环境、技术、质量、政策等因素制约，如何在“十三五”期间推动海上风电实现又好又快的发展，将是整个风电行业面临的重大考验。
现有海上风力发电设备通常以固定桩基和半悬浮式基础，采用水平式风力发电装置进行风力发电，虽然在一定程度上解决了海上风力发电问题，但依然存在一些不足：例如缺少先进的防雷技术，难于抵抗台风、雷电等自然灾害，而且在深海施工难度大，维护难；传统的海上风力发电机通常只能安装在深度不超过50米的沿岸浅海，对海底的地质、地貌也有诸多要求，这很大程度上限制了海上风电场建置区域的选择；此外，传统海上风电需要由特殊的大型工程船逐个安装，成本高、工期长，难以大规模推广；海上的安装基础比陆地上的安装基础更复杂，费用也更高，海上安装困难更大；要用到吊装专用船舶，海上空气湿度大，含盐高，腐蚀强，风机里的设备需要做特殊的防腐处理来抵御海上空气里强烈的腐蚀。
因此，海上风电急需一种生产制造及维护成本低、耐腐蚀、防台风、防雷电、抗摆动、抗共振、漂浮式、可移动风力发电成套装备。
实用新型内容：
本实用新型的目的就是为了弥补现有技术的不足，提供了一种新型海上漂浮式可移动风力发电设备，它具有成本低、耐腐蚀、防台风、防雷电、抗摆动、抗共振、漂浮式、可移动等优点，解决了现有技术中存在的问题。
本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种新型海上漂浮式可移动风力发电设备，包括浮船，浮船上设有复合材料平台和操作系统，复合材料平台上设有高强复合材料骨架，高强复合材料骨架上设有高强复合梯形架构，高强复合梯形架构内设有垂直轴风力发电机，垂直轴风力发电机连接有轴流式叶轮，浮船还上设有若干地锚和浮船动力系统，垂直轴风力发电机和浮船动力系统分别通过导线与操作系统连接。
所述高强复合材料骨架上设有综合有源无源等离子防雷系统，所述综合有源无源等离子防雷系统包括雷电预警器、等离子发生器和阵列针管，雷电预警器通过导线与操作系统连接，操作系统通过导线与等离子发生器连接，等离子发生器与阵列针管连接。
所述综合有源无源等离子防雷系统的顶部设有警示系统。
所述高强度复合材料骨架上还设有输变电系统，输变电系统与电缆连接器连接，电缆连接器与海底光电复合缆连接，输变电系统通过导线与操作系统连接。
所述高强度复合材料骨架上还设有太阳能辅助发电系统和储能系统，太阳能辅助发电系统与储能系统连接，太阳能辅助发电系统和储能系统通过导线分别与操作系统连接。
所述复合材料平台、高强复合梯形架构、综合有源无源等离子防雷系统、输变电设备、储能系统和太阳能发电辅助系统与高强度复合材料骨架固定在一起，形成为一个整体。
所述浮船上设有警示系统。
所述浮船上还设有雷达定位系统和导航系统，雷达定位系统和导航系统分别通过导线与操作系统连接。
所述浮船上还设有远程监控系统和生活设施系统，远程监控系统和生活设施系统分别通过导线分别与操作系统连接。
所述复合材料平台上设有拖曳设施，所述拖曳设施包括拖钩、拖柱、系缆绞车和吊装系统。
所述垂直轴风力发电机直接与电缆连接器连接或与输变电系统连接。
所述复合材料平台包括若干箱体，箱体之间通过螺栓铆接，箱体之间还设有密封橡胶件。
所述箱体由高强玻璃纤维和高强树脂浇筑构成，箱体内部设计为中空结构。
所述螺栓为高强耐腐不锈钢螺栓。
所述密封橡胶件为耐腐、耐候密封橡胶件。
所述轴流式叶轮包括第一轴流式叶轮和第二轴流式叶轮，所述第一轴流式叶轮和第二轴流式叶轮的叶片倾斜方向相反。
所述轴流式叶轮顶部设有警示系统，警示系统通过导线与操作系统连接。
所述操作系统内设有PLC控制器。
本实用新型采用上述方案，针对现有海上风力发电存在的技术问题，设计了一种漂浮式海上风力发电设备，通过设计浮船，并在浮船上设计复合材料平台、高强复合材料骨架、垂直轴风力发电机和轴流式叶轮，实现浮动式海上风力发电，替代传统的桩基方式，安装移动更加方便快捷，采用垂直轴风力发电机和轴流式叶轮替代传统水平式风力发电装置，不仅结构简单、牢固、发电效率高，而且减去了笨重的风电塔筒支撑，降低了整个发电机组的高度和重量，提高了机组抗摆动、抗共振的能力，有效的抵御了台风灾害，提高安全性；通过将海上复合材料平台设计为由高强玻璃纤维、高强树脂浇筑成的箱体拼装而成，从而保证了海上复合平台的力学性能和耐腐蚀性能；通过设计综合有源无源等离子防雷系统，有效提高防雷效果；通过设计输变电设备系统，简化了陆上照明系统，节约了大量附件及辅助设施，发电后经海底光电复合缆向陆地输送电力并网，既节约了土地资源，又减少了投资成本，还解决了沿海城市用电紧张的问题，从而大大增加了投资收益；通过设计海底光电复合缆，传输能力强，便于监控；通过设计太阳能辅助发电系统，便于设备维护时供电；通过设计定位雷达和导航仪，便于定位和移动。
附图说明：
图1是本实用新型发电设备主视图；
图2是本实用新型发电设备俯视图；
图3是本实用新型复合材料平台结构示意图；
图4是本实用新型轴流式叶轮结构示意图；
图5是图4中A-A向剖视图；
图6是图4中B-B向剖视图；
其中，1、浮船，2、复合材料平台，201、箱体，202、螺栓，203、密封橡胶件，3、操作系统，4、高强复合材料骨架，5、高强复合梯形架构，6、垂直轴风力发电机，7、轴流式叶轮，701、第一轴流式叶轮，702、第二轴流式叶轮，703、叶片，8、警示系统，9、地锚，10、浮船动力系统，11、综合有源无源等离子防雷系统，12、拖曳设施，13、输变电系统，14、电缆连接器，15、海底光电复合缆，16、太阳能辅助发电系统，17、储能系统，18、雷达定位系统，19、导航系统，20、远程监控系统，21、生活设施系统。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明：
如图1-6所示，一种新型海上漂浮式可移动风力发电设备，包括浮船1，浮船1上设有复合材料平台2和操作系统3，复合材料平台2上设有高强复合材料骨架4，高强复合材料骨架4上设有高强复合梯形架构5，高强复合梯形架构5内设有垂直轴风力发电机6，垂直轴风力发电机6连接有轴流式叶轮7，浮船1上还设有若干地锚9和浮船动力系统10，垂直轴风力发电机6和浮船动力系统10分别通过导线与操作系统3连接，通过设计浮船1，并在浮船1上设计复合材料平台2、高强复合材料骨架4、垂直轴风力发电机6和轴流式叶轮7，实现浮动式海上风力发电，替代传统的桩基方式，安装移动更加方便快捷，采用垂直轴风力发电机6和轴流式叶轮7替代传统水平式风力发电装置，不仅结构简单、牢固、发电效率高，而且减去了笨重的风电塔筒支撑，降低了整个发电机组的高度和重量，提高了机组抗摆动、抗共振的能力，有效的抵御了台风灾害，提高安全性。
高强复合材料骨架4上设有综合有源无源等离子防雷系统11，综合有源无源等离子防雷系统11包括雷电预警器、等离子发生器和阵列针管，雷电预警器12通过导线与操作系统3连接，操作系统3通过导线与等离子发生器连接，等离子发生器与阵列针管连接，该系统通过雷电预警器12探知大气电场达到预警限值而向空间主动散发有源发生的高浓度等离子体，即雷云电荷在被保护目标上空尚较稀疏、雷云电场尚未激化的有利时机，对雷电下部的电荷进行稀释和电场均匀化，从而消除雷电的产生，达到更好的防雷效果。
高强度复合材料骨架4上还设有输变电系统13，输变电系统13与电缆连接器14连接，电缆连接器14与海底光电复合缆15连接，输变电系统13通过导线与操作系统3连接，简化了陆上照明系统，节约了大量附件及辅助设施，发电后经海底光电复合缆15向陆地输送电力并网，既节约了土地资源，又减少了投资成本，还解决了沿海城市用电紧张的问题，从而大大增加了投资收益。
高强度复合材料骨架4上还设有太阳能辅助发电系统16和储能系统17，太阳能辅助发电系统16与储能系统17连接，太阳能辅助发电系统16和储能系统17通过导线分别与操作系统3连接，为启动风力发电机提供能量，为设备维护时提供电能。
复合材料平台2、高强复合梯形架构5、综合有源无源等离子防雷系统11、输变电设备13、储能系统17和太阳能发电辅助系统16与高强度复合材料骨架4固定在一起，形成为一个整体。
浮船1上还设有警示系统8，避免与其他设备发生碰撞。
浮船1上还设有雷达定位系统18和导航系统19，雷达定位系统18和导航系统19分别通过导线与操作系统3连接，方便浮船1定位和移动。
浮船1上还设有远程监控系统20和生活设施系统21，远程监控系统20和生活设施系统21分别通过导线分别与操作系统3连接，可以远程操作，控制设备。
复合材料平台2上设有拖曳设施12，拖曳设施12包括拖钩、拖柱、系缆绞车和吊装系统，可以用来安装浮船1上的各种设备，需要时也可利用海洋拖船对海上浮船1拖曳运输作业。
垂直轴风力发电机6与输变电系统连接或直接与电缆连接器连接。
复合材料平台2包括由若干箱体201通过螺栓202铆接而成，箱体201之间还设有密封橡胶件203。
箱体201由高强玻璃纤维和高强树脂浇筑构成，箱体201内部设计为中空结构，增强箱体的结构强度和耐腐蚀性能，同时减轻箱体的重量。
螺栓202为高强耐腐不锈钢螺栓，提供使用寿命。
密封橡胶件203为耐腐、耐候密封橡胶件203，密封效果更加可靠。
轴流式叶轮7包括第一轴流式叶轮701和第二轴流式叶轮702，第一轴流式叶轮701和第二轴流式叶轮702的叶片703倾斜方向相反，使整体受力更加合理，增长使用寿命。
轴流式叶轮7顶部设有警示系统8，警示系统8通过导线与操作系统3连接连接。
操作系统3内设有PLC控制器。
一种新型海上漂浮式可移动风力发电设备的制作过程：
首先在浮船1上安装拖曳设施12和操作系统3，通过拖曳设施安装浮船动力系统10和地锚9，然后在用若干个由高强玻璃纤维、高强树脂浇筑成的箱体201拼装成复合材料平台2，箱体201之间采用螺栓202铆接，并在箱体201之间安装密封橡胶件203；在复合材料平台201上固定安装高强碳纤维骨架从而构成高强复合材料骨架4；在复合材料骨架4上固定安装高强复合梯形架构5，利用拖曳设施12在高强复合梯形架构5的内部安装垂直轴风力发电机6，在高强复合梯形架构5上方安装轴流式叶轮7，同时轴流式叶轮7与垂直轴风力发电机6连接，在轴流式叶轮7顶部安装警示系统8；再在复合材料骨架4上分别安装综合有源无源等离子防雷系统11、太阳能辅助发电系统16、储能系统17和输变电系统13；再在浮船1上安装操作系统3、雷达定位系统18、导航系统19、远程监控系统20、生活设施系统21和拖曳设施12，垂直轴风力发电机6与输变电系统13连接，输变电系统13与电缆连接器14连接，电缆连接器14与海底光电复合缆15连接，然后将垂直轴风力发电机6、警示系统8、综合有源无源等离子防雷系统11、太阳能辅助发电系统16、输变电系统13、雷达定位系统18、导航系统19、远程监控系统20、生活设施系统21和拖曳设施12分别通过导线与操作系统3连接。
本实用新型的工作过程：
首先，通过浮船动力系统10、雷达定位系统18和导航系统19，将浮船1准确运行至指定安装位置，然后抛出地锚9，使地锚与海底接触将浮船1固定；并将输变电系统13与电缆连接器14连接，电缆连接器14与海底光电复合缆15，通过浮船1上的操作系统3开启各项设备，垂直轴风力发电机6开始工作，在海上风力的作用下，轴流式叶轮7转动，提供机械能，垂直轴风力发电机6再将机械能转换为电能，并将电能传输给输变电系统13，输变电系统13处理后再将电能传输给电缆连接器14，电缆连接器14通过海底光电复合缆15传输给用户，当有雷雨天气时，浮船1上的综合有源无源等离子防雷系统11开始工作，消除雷电对浮船1设备的不利影响；太阳能辅助发电系统16利用太阳能转化为电能并储存在储存器17内，便于后期设备维护时供电；当需要移动浮船1设备时，收起地锚9，开启浮船动力系统10，从而将浮船1设备移动。
上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本实用新型的保护范围内。
本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (9)
1.一种新型海上漂浮式可移动风力发电设备，其特征在于：包括浮船，浮船上设有复合材料平台和操作系统，复合材料平台上设有高强复合材料骨架，高强复合材料骨架上设有高强复合梯形架构，高强复合梯形架构内设有垂直轴风力发电机，垂直轴风力发电机连接有轴流式叶轮，浮船还上设有若干地锚和浮船动力系统，垂直轴风力发电机和浮船动力系统分别通过导线与操作系统连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型海上漂浮式可移动风力发电设备，其特征在于：所述高强复合材料骨架上设有综合有源无源等离子防雷系统，所述综合有源无源等离子防雷系统包括雷电预警器、等离子发生器和阵列针管，雷电预警器通过导线与操作系统连接，操作系统通过导线与等离子发生器连接，等离子发生器与阵列针管连接。
3.根据权利要求1所述的一种新型海上漂浮式可移动风力发电设备，其特征在于：所述高强度复合材料骨架上还设有输变电系统，输变电系统与电缆连接器连接，电缆连接器与海底光电复合缆连接，输变电系统通过导线与操作系统连接。
4.根据权利要求1所述的一种新型海上漂浮式可移动风力发电设备，其特征在于：所述高强度复合材料骨架上还设有太阳能辅助发电系统和储能系统，太阳能辅助发电系统与储能系统连接，太阳能辅助发电系统和储能系统通过导线分别与操作系统连接。
5.根据权利要求1所述的一种新型海上漂浮式可移动风力发电设备，其特征在于：所述浮船上还设有警示系统、雷达定位系统和导航系统，警示系统、雷达定位系统和导航系统分别通过导线与操作系统连接。
6.根据权利要求1所述的一种新型海上漂浮式可移动风力发电设备，其特征在于：所述浮船上还设有远程监控系统和生活设施系统，远程监控系统和生活设施系统分别通过导线分别与操作系统连接。
7.根据权利要求1所述的一种新型海上漂浮式可移动风力发电设备，其特征在于：所述复合材料平台上设有拖曳设施，所述拖曳设施包括拖钩、拖柱、系缆绞车和吊装系统。
8.根据权利要求1所述的一种新型海上漂浮式可移动风力发电设备，其特征在于：所述垂直轴风力发电机直接与电缆连接器连接或与输变电系统连接。
9.根据权利要求1所述的一种新型海上漂浮式可移动风力发电设备，其特征在于：所述复合材料平台包括若干箱体，箱体之间通过螺栓铆接，箱体之间还设有密封橡胶件。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220105 Address after: 274200 No. 072, Gaozhuang administrative village, datianji Town, Chengwu County, Heze City, Shandong Province Patentee after: Gao Pingan Address before: 274200 Chengwu county (Ji'nan) Industrial Park, Heze, Shandong. Patentee before: SHANDONG CHENGXIANG ELECTRICIAN & ELECTRICAL CO.,LTD. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220308 Address after: 274000 east of South section of Quancheng Road, Yongchang sub district office, Chengwu County, Heze City, Shandong Province Patentee after: Shandong Tudi Pipeline Engineering Co.,Ltd. Address before: 274200 No. 072, Gaozhuang administrative village, datianji Town, Chengwu County, Heze City, Shandong Province Patentee before: Gao Pingan |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20171010 |