CN212709882U - 一种带桁架式塔架的海上漂浮式风力发电平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带桁架式塔架的海上漂浮式风力发电平台，其包括漂浮式底座；桁架结构的塔架，固定在所述漂浮式底座上方；发电机组，两个发电机组分别安装在所述塔架的两侧。桁架结构的刚性和受力性能均优于常规钢锥式结构，在满足相同力学性能前提下，桁架式塔架的用钢量小于常规钢锥式塔架，而且随着塔架高度增加，差距会越来越明显。因此，该风力发电平台采用桁架结构的塔架，可节省钢材用量，进而节省制造和运输成本；此外，该风力发电平台通过一塔架搭载两台风力发电机组，获取更多风能同时，可充分利用漂浮式平台性能，减少海域使用面积，降低场内电缆用量，比安装两台风机具有更好的经济性。

Description

一种带桁架式塔架的海上漂浮式风力发电平台

技术领域

本实用新型涉及海上风力发电机组技术领域，具体为一种带桁架式塔架的海上漂浮式风力发电平台。

背景技术

近几年世界风电迅猛发展，据统计截止到2018年年底，全球风电装机容量已达590GW。我国风电在政策刺激下也迅速发展，截止到2018年底，风电占全球总量的28.8％，成为世界上风力发电量最多的国家。与此同时，风电建设用地、电网条件、环保要求以及长距离电力输送等问题对陆上风电发展的制约作用也日益显著。

我国近海风力资源丰富，具有较长的海岸线、地广人稀的海岸滩涂地带和岛屿等优势为海上风电产业的发展提供了有力条件，据统计我国海上风能资源储备约为陆上的3倍。由此可见海上风电必是未来风电发展的重点。

海上漂浮式风电是当下海上风力发电最热门话题，相比固定式风电其优势在于：1)可根据海底深度调节，大大拓宽了海上风电使用范围；2)可以消除海床地质条件使用大兆瓦机组带来的稳定性隐患；3)可以使风机在风能密度最大的区域运营，使经济效益最大化；4)后期拆除简单。

现有带桁架式塔架的海上漂浮式风力发电平台大都采用陆上或者海上固定式风电结构——常规钢锥式塔架和主动偏航对风，由于需要主动偏航对风，风机机舱及风轮系统需要绕塔架做360度旋转，考虑到叶片与塔架净空问题及360度各方向受力特性须保持一致等要求，塔架必须采用钢制锥筒。随着采用的风机容量越来越大，叶片越来越长，塔架高度须越来越高，则需要增加塔架刚度，目前增加塔架刚度的方案是通过增加塔架直径或者增加塔架壁厚等方式，这将导致塔架每节重量大，制造运输困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供了一种整体刚性好、重量更轻的的带桁架式塔架的海上漂浮式风力发电平台。

为了实现以上目的，本实用新型提供如下技术方案：一种带桁架式塔架的海上漂浮式风力发电平台，其包括漂浮式底座；桁架结构的塔架，固定在所述漂浮式底座上方；发电机组，两个发电机组分别安装在所述塔架的两侧。漂浮式平台搭载两台风力发电机组，获取更多风能同时，可充分利用漂浮式平台性能，实现一加一大于二的效果，降低漂浮式风机成本。通过对比分析桁架结构塔架和常规钢制锥式塔架的力学性能及钢材用量可发现：桁架结构的刚性和受力性能均优于常规钢锥式塔架，在满足相同力学性能前提下，桁架式塔架的用钢量小于常规钢锥式塔架，而且随着塔架高度增加，差距会越来越明显，因此，采用桁架的结构塔架可节省用钢量，节省材料和运输成本。

作为进一步的优选方案，所述塔架包括顶部钢管、竖直钢管和斜钢管；两个所述发电机组分别安装在所述顶部钢管的两端；竖直钢管的顶端与顶部钢管的中间相连，两个斜钢管的一端分别与竖直钢管的下端连接，另一端分别与顶部钢管的两端连接。

作为进一步的优选方案，所述塔架还包括加强钢管，所述加强钢管的两端分别连接斜钢管和竖直钢管，设置加强钢管利于增强塔架的受力性能。

作为进一步的优选方案，多根所述加强钢管依次首尾相连，以进一步保证塔架的稳定性。

作为进一步的优选方案，顶部钢管与竖直钢管焊接固定；顶部钢管与斜钢管焊接固定；加强钢管的一端与竖直钢管焊接固定，另一端与斜钢管焊接固定。由于管和管之间采用焊接方式固定，可减少采用螺栓连接方式，进而减少维护工序，节省维护成本。

作为进一步的优选方案，所述漂浮式底座包括支撑杆，所述支撑杆的一端与所述塔架的底部相连，三根支撑杆呈“Y”字形分布。

作为进一步的优选方案，所述支撑杆为管，支撑杆内的空腔可填充海水调节重力浮力平衡。

作为进一步的优选方案，还包括浮筒，所述浮筒底部与所述支撑杆远离塔架的一端固定，用以提供整个平台所需浮力。

作为进一步的优选方案，还包括钢绞线，所述钢绞线的一端连接浮筒，另一端连接发电机组，钢绞线可降低风机前后方向弯矩载荷，降低塔架承载，进一步节约塔架钢材用量。

作为进一步的优选方案，所述支撑杆为混凝土结构或钢制结构。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1.桁架结构的刚性和受力性能均优于常规钢锥式结构，在满足相同力学性能前提下，桁架式塔架的用钢量小于常规钢锥式塔架，而且随着塔架高度增加，差距会越来越明显。因此，该风力发电平台采用桁架结构的塔架，可节省钢材用量，进而节省制造和运输成本；

2.该风力发电平台通过一塔架搭载两台风力发电机组，获取更多风能同时，可充分利用漂浮式平台性能，减少海域使用面积，降低场内电缆用量，比安装两台风机具有更好的经济性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本实用新型中带桁架式塔架的海上漂浮式风力发电平台的主视图；

图2是本实用新型中带桁架式塔架的海上漂浮式风力发电平台的立体图；

图3是本实用新型中漂浮式底座臂的断面示意图；

图中：漂浮式底座-1；浮筒-2；塔架-3；发电机组-4；支撑杆-11；顶部钢管-31；斜钢管-32；竖直钢管-33；加强钢-34；钢绞线-5。

具体实施方式

为便于更好地理解本实用新型的目的、结构、特征以及功效等，现结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。应注意的是，图中示出的特征不是必须按照比例绘制。此外，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例

请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种带桁架式塔架的海上漂浮式风力发电平台，其包括漂浮式底座1、桁架结构的塔架3和用于获取风能的发电机组4。其中，塔架3固定在所述漂浮式底座1上方；发电机组4共有两个，分别安装在所述塔架3的两侧。漂浮式平台搭载两台风力发电机组4，获取更多风能同时，可充分利用漂浮式平台性能，实现一加一大于二的效果，降低漂浮式风机成本。通过对比分析桁架结构塔架3和常规钢制锥式塔架3的力学性能及钢材用量可发现：桁架结构的刚性和受力性能均优于常规钢锥式塔架3，在满足相同力学性能前提下，桁架结构塔架3的用钢量小于常规钢锥式塔架，而且随着塔架3高度增加，差距会越来越明显，因此，采用桁架的结构塔架3可节省用钢量，节省材料和运输成本。

请参阅图2，所述漂浮式底座1包括支撑杆11，所述支撑杆11的一端与所述塔架3的底部相连，多根支撑杆11呈放射状设置。所述支撑杆11为管，支撑杆11内的空腔可填充海水从而调节平台的重力浮力平衡。在一些实施例中，包括三个支撑杆，三个支撑杆呈“Y”形分布。支撑杆11的截面为相对设置的两条平行线和两个半圆弧围设成的环形结构。每个支撑杆11的长度在加工之前根据漂浮式风机平台的整体重心和浮心位置计算得出，确保风力发电平台在海水中能保持平衡。在其他实施例中，支撑杆11数量和截面形状可做调整。支撑杆11可由混凝土或者钢材制作，可根据结构受力需求确定。

请参阅图1-2，所述塔架3呈一倒三角形结构，包括顶部钢管31、竖直钢管33、斜钢管32。具体的，所述顶部钢管31水平设置，两个所述发电机组4分别安装在所述顶部钢管31的两端；所述竖直钢管33的顶端与顶部钢管31的中间垂直相连，下端与所述漂浮式底座1固定；两个所述斜钢管32的一端分别与竖直钢管33的下端连接，另一端分别与顶部钢管31的两端连接。

承上，所述塔架3还包括加强钢管34，所述加强钢管34的两端分别连接斜钢管32和竖直钢管33，设置加强钢管34利于增强塔架3的受力性能。在一实施例中，多根所述加强钢管34依次首尾相连，以进一步保证塔架3的稳定性。此外，顶部钢管31与竖直钢管33焊接固定；顶部钢管31与斜钢管32焊接固定；加强钢管34的一端与竖直钢管33焊接固定，另一端与斜钢管32焊接固定。由于管和管之间采用焊接方式固定，可减少螺栓连接，进而减少维护工序，节省维护成本。

请参阅图1-2，所述风力发电平台还包括浮筒2，用以提供整个平台所需浮力，所述浮筒2底部与所述支撑杆11远离塔架3的一端固定。本实施例共设置3个浮筒2，与支撑杆11数量对应。

所述风力发电平台还包括钢绞线5，所述钢绞线5的一端连接浮筒2，另一端连接发电机组4，在整个工作状态中钢绞线5需保持张紧状态，可降低风机前后方向弯矩载荷，降低塔架3承载，进一步节约塔架3钢材用量。本实施例共设置4条钢绞线5，分别连接对应的浮筒2和发电机组4。

所述发电机组4与常规风力发电机组类似，包含机舱、叶轮系统和变桨系统。本实用新型公开的海上漂浮式风力发电机组采用被动偏航方式，不需要配备偏航系统。

综上，本实施例的漂浮式平台搭载两台风力发电机组，获取更多风能同时，可充分利用漂浮式平台性能，减少海域使用面积，降低场内电缆用量，比安装两台风机具有更好的经济性，降低漂浮式风机度电成本，实现一加一大于二的效果，降低漂浮式风机成本。此外，通过对比分析桁架式塔架和常规钢制锥式塔架的力学性能及钢材用量可发现：满足相同力学性能前提下，桁架式塔架的用钢量小于常规钢锥式塔架，而且随着塔架高度增加，差距会越来越明显，因此，采用桁架式塔架，还可进一步节省钢材用量，进一步降低整个漂浮式风机平台整体造价，节约成本。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带桁架式塔架的海上漂浮式风力发电平台，其特征在于，包括：

漂浮式底座；

桁架结构的塔架，固定在所述漂浮式底座上方；

发电机组，两个发电机组分别安装在所述塔架的两侧。

2.根据权利要求1所述的一种带桁架式塔架的海上漂浮式风力发电平台，其特征在于，所述塔架包括顶部钢管、竖直钢管和斜钢管；两个所述发电机组分别安装在所述顶部钢管的两端；竖直钢管的顶端与顶部钢管的中间相连，两个斜钢管的一端分别与竖直钢管的下端连接，另一端分别与顶部钢管的两端连接。

3.根据权利要求2所述的一种带桁架式塔架的海上漂浮式风力发电平台，其特征在于，所述塔架还包括加强钢管，所述加强钢管的两端分别连接斜钢管和竖直钢管。

4.根据权利要求3所述的一种带桁架式塔架的海上漂浮式风力发电平台，其特征在于，多根所述加强钢管依次首尾相连。

5.根据权利要求3所述的一种带桁架式塔架的海上漂浮式风力发电平台，其特征在于，顶部钢管与竖直钢管焊接固定；顶部钢管与斜钢管焊接固定；加强钢管的一端与竖直钢管焊接固定，另一端与斜钢管焊接固定。

6.根据权利要求1所述的一种带桁架式塔架的海上漂浮式风力发电平台，其特征在于，所述漂浮式底座包括支撑杆，所述支撑杆的一端与所述塔架的底部相连，三根支撑杆呈“Y”字形分布。

7.根据权利要求6所述的一种带桁架式塔架的海上漂浮式风力发电平台，其特征在于，所述支撑杆呈管状。

8.根据权利要求6所述的一种带桁架式塔架的海上漂浮式风力发电平台，其特征在于，还包括浮筒，所述浮筒底部与所述支撑杆远离塔架的一端固定。

9.根据权利要求8所述的一种带桁架式塔架的海上漂浮式风力发电平台，其特征在于，还包括钢绞线，所述钢绞线的一端连接浮筒，另一端连接发电机组。

10.根据权利要求6所述的一种带桁架式塔架的海上漂浮式风力发电平台，其特征在于，所述支撑杆为混凝土结构或钢制结构。

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