CN217348169U - 一种半潜式海上风机装置 - Google Patents

Abstract

一种半潜式海上风机装置，属于海洋能源发电领域，为了解决现有风电和波浪能发电集成的发电平台的浮式平台上升移动的约束需要抵消其浮力作用的问题，要点是所述的上平台以直径逐渐减小的趋势向下延伸并衔接至平台颈部的上部，所述的下平台自所述平台颈部的下部衔接并以直径逐渐增大的趋势向下延伸，所述下平台的第一径向截面的面积大于所述上平台的所述台面的面积，所述上平台是空心平台，效果是上升移动的约束通过深潜结构能够抵消其浮力作用。

Description

一种半潜式海上风机装置

技术领域

本实用新型属于海洋能源发电领域，涉及一种半潜式海上风机装置。

背景技术

作为经济发展的动力，能源成为不可少的一部分。化石能源开发引起生态环境破坏。传统的能源粗放式发展和非清洁利用会导致生态环境的破坏：煤炭开采会造成地表沉陷、含水层破坏、植被退化等问题；石油开采导致的地下水位下降，对周围水质产生恶劣影响；非清洁利用造成了大气环境的严重污染；民用烧煤污染物排放量大、集中处理难等问题。

风电是促进全球节能减排的重要手段之一，在产生风电的过程中,基本不耗费水资源，这是风电行业对紧缺的水资源消耗的特殊贡献，风力发电所需的风资源是就地取材的自然资源,对于需要依赖化石燃料进口的国家,发展风电将在很大程度上帮助这些国家免受进口燃料的各种限制。风电所带来的环境和社会收益,如零排放、零水资源消耗和对空气和水资源的零污染正在得到全世界越来越多的关注,在全球很多市场里，也变得更加具有竞争力。

风是没有公害的能源之一。而且它取之不尽，用之不竭。对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因地制宜地利用风力发电，非常适合，大有可为。海上风电是可再生能源发展的重要领域，是推动风电技术进步和产业升级的重要力量，是促进能源结构调整的重要措施。我国海上风能资源丰富，加快海上风电项目建设，对于促进沿海地区治理大气雾霾、调整能源结构和转变经济发展方式具有重要意义。

海洋作为占地球面积70%的主体,不仅拥有丰富的水产、石油等资源,更蕴藏着巨大的能源,海洋能源主要是以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在。其中海洋波浪能在海洋中无处不在,而且受时间限制相对较小，同时波浪能的能流密度最大,可通过较小的装置提供可观的廉价能源(主要以电能为主),并且也可以为边远海域的国防、海洋开发、农业用电等活动提供帮助。

现有风电和波浪能发电集成的发电平台的浮式平台，受浮力作用向上接近水面的时候，浮力作用的中心相应提高，上升移动的约束需要抵消其浮力作用，然而现有技术并没有有效手段解决上述问题。

实用新型内容

为了解决现有风电和波浪能发电集成的发电平台的浮式平台上升移动的约束需要抵消其浮力作用的问题，本实用新型提出如下技术方案：一种半潜式海上风机装置，包括：

风力机，所述风力机包括转子、风机叶片和塔筒，所述风机叶片安装在转子上，所述转子安装在塔筒的顶端部；

半潜式平台，所述半潜式平台包括上平台、平台颈部和下平台，所述塔筒的底端部安装在上平台的台面上，所述的上平台以直径逐渐减小的趋势向下延伸并衔接至平台颈部的上部，所述的下平台自所述平台颈部的下部衔接并以直径逐渐增大的趋势向下延伸，所述下平台的第一径向截面的面积大于所述上平台的所述台面的面积，所述上平台是空心平台，所述的下平台自所述平台颈部的下部衔接并以直径逐渐增大的趋势向下延伸至下平台的最大面积的径向截面位置，并由所述位置以直径逐渐减小的趋势向下延伸至下平台的底面，下平台的所述第一径向截面下方的任一径向截面的面积大于所述上平台的所述台面的面积；

垂荡板，所述垂荡板连接在所述下平台的底面；

若干个锚链，锚链一端与海床连接，锚链另一端安装在所述下平台上的外周面上。

根据本申请一些实施例的一种半潜式海上风机装置，所述上平台的台面的边缘安装围栏。

根据本申请一些实施例的一种半潜式海上风机装置，还包括波浪能装置，所述波浪能装置环绕在所述平台颈部的外周。

根据本申请一些实施例的一种半潜式海上风机装置，波浪能装置与所述平台颈部通过若干杆件连接，所述杆件一端连接在波浪能装置，所述杆件另一端连接在所述平台颈部。

根据本申请一些实施例的一种半潜式海上风机装置，所述上平台的台面与波浪能装置之间安装扶梯。

根据本申请一些实施例的一种半潜式海上风机装置，所述的上平台的内部设有阻尼池。

根据本申请一些实施例的一种半潜式海上风机装置，波浪能装置，包括

浮子；

连杆，所述连杆的一端与浮子连接；

转换装置，所述的转换装置包括气压装置及转子，所述连杆的另一端可驱动地连接所述气压装置，被驱动的气压装置朝向所述转子喷射压缩气体；

发电机，所述发电机由所述转子的转动所驱动。

根据本申请一些实施例的一种半潜式海上风机装置，所述若干个锚链在所述下平台上的外周面上的安装位置位于同一高度。

根据本申请一些实施例的一种半潜式海上风机装置，所述下平台具有与所述锚链数量一致的锁环，若干个所述锚链与下平台安装的一端具有固定所述锚链的锚锁，所述锚锁与对应的所述锁环锁定。

有益效果：本实用新型的所述的上平台以直径逐渐减小的趋势向下延伸并衔接至平台颈部的上部，所述的下平台自所述平台颈部的下部衔接并以直径逐渐增大的趋势向下延伸，所述下平台的第一径向截面的面积大于所述上平台的所述台面的面积，所述上平台是空心平台，使得下平台能够作为配重使浮力作用的中心降低，本实用新型是一种深潜结构，上升移动的约束通过深潜结构能够抵消其浮力作用。

附图说明

图1是一种半潜式海上风机装置的结构示意图。

图2是图1的局部放大图。

图3是图1的局部放大图。

图4是一种半潜式海上风机装置的立体图。

图5是图4的局部图。

附图标记：

100.风力机

101.风机转子，102.风机叶片，103.塔筒。

201.上平台，202.平台颈部，203.下平台，204.上平台的台面，205.围栏，206.扶梯，207.锁环。

300.锚链

400.锚锁

500.波浪能装置

600.垂荡板

700.海床

具体实施方式

下面通过参考附图详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

实施例1：图1示出了一种半潜式海上风机装置，如图1所示，装置包括风力机100、半潜式平台、若干个锚链300及垂荡板600。

所述风力机100包括风机转子101、风机叶片102和塔筒103，所述风机叶片102安装在风机转子101上，所述风机转子101安装在塔筒103的顶端部，风力机100用于实现风力发电。

所述半潜式平台包括上平台201、平台颈部202和下平台203，所述塔筒103的底端部安装在上平台的台面204上，所述的上平台201以直径逐渐减小的趋势向下延伸并衔接至平台颈部202的上部，所述的下平台203自所述平台颈部202的下部衔接并以直径逐渐增大的趋势向下延伸，所述下平台203的第一径向截面的面积大于所述上平台201的所述台面的面积，所述上平台201是空心平台。在本实施例中，当空心的上平台201受浮力作用向上接近水面的时候，浮力作用的中心相应提高，本实用新型的下平台203作为配重使浮力作用的中心降低，从而本实用新型通过上述深潜结构主体来抵消其浮力作用。在这些实例中，下平台203直径逐渐增大的趋势向下延伸，因此，第一径向截面以下的下平台203，其径向截面的面积均大于上平台的台面204的面积，由此，在这些实施例中，形成了以颈部最细上下两头粗的柱形形状，且是一种下头相较于上头更粗形状。该形状的优点当空心的上平台201受浮力作用向上接近水面的时候，浮力作用的中心相应提高，该形状能够使浮力作用的中心平稳降低。在这些实例中，平台颈部202的各径向截面的直径相同，即平台颈部202上下一样粗。

在一种实施例中，半潜式平台整体是花瓶形状，在“花瓶”腹部周围分别设置导缆孔用于与锚链300进行连接。半潜式平台整体形式为柱式结构平台，整个平台结构采用非偏心结构，有利于系统的稳定。

在一种实施例中，风机通过塔筒103坐落在上平台201的支撑结构上。上平台201的支撑结构是由斜撑和立柱组成，所述斜撑和立柱分别设有三根，三根立柱底部固定在三角形结构平台的上表面，三根斜撑前段交点与塔筒103浇筑焊接连接在一起，塔筒103的中心与三根斜撑前段交点中心处重合。

在一种优选方案中，所述的下平台203自所述平台颈部202的下部衔接并以直径逐渐增大的趋势向下延伸至下平台203的最大面积的径向截面位置，并由所述位置以直径逐渐减小的趋势向下延伸至下平台203的底面，下平台203的所述第一径向截面下方的任一径向截面的面积大于所述上平台201的所述台面的面积。在这个实例中，下平台203先逐渐变粗后在逐渐变细，但是在第一径向截面下方的下平台203，无论以何种趋势延伸，其截面的面积均大于上平台的台面204的面积。在这些实例中，半潜式平台具有类似花瓶的形状，该形状的优点是使浮力作用的中心能够平稳和更有效率的降低。

所述垂荡板600安装在所述下平台203的底部。

所述若干个锚链300一端与海床连接，所述锚链300另一端安装在所述下平台203上的外周面上。锚链300用来防止半潜式平台移动离开原位。在一种优选方案中，所述若干个锚链300在所述下平台203上的外周面上的安装位置位于同一高度，使得牵引力可以相对保持更好的平衡性。在另一种优选的方案中，如图3所示，所述下平台203具有与所述锚链300数量一致的锁环207，若干个所述锚链300与下平台203安装的一端具有固定所述锚链300的锚锁400，所述锚锁400与对应的所述锁环207锁定。该锁定结构能够通过开关锁方便拆装更换。

在一种实施例中，半潜式海上风机装置还包括波浪能装置500，波浪能装置500环绕在所述平台颈部202的外周，波浪能装置500与所述平台颈部202通过若干杆件连接，所述杆件一端连接在波浪能装置500，所述杆件另一端连接在所述平台颈部202。在一种实例中，所述的若干杆件为四个支杆，四个支杆均匀间隔的连接在所述平台颈部202。

在上述的一些实例中，所形成的平台颈部202相较于上平台201和下平台203更细，并由此，能够提供波浪能装置500对其环绕设置的可能，通过杆件进行的连接，将波浪能装置500以成圈环绕的方式分布在平台颈部202的外周，从而对各个方向的来浪，波浪能装置500都可以用于将波浪能转化为电能。在一些实施例中，分布为圆形的波浪能装置使得装置能够吸收来自各方向上的波浪。圆形结构平台采用大体积且设立在装置中间位置的形式，提高了结构的粘滞阻尼效应，大大减小波浪作用力，提高了整个结构的稳性。

尤其需要说明的，所述实施例中的波浪能装置，优选为振荡浮子式波浪能装置，为用于将波浪能转化为电能的装置，可以使用现有技术中公开的可适用的装置，如CN114087117A、CN113586342A、CN113931786A等公开的相关的波浪能发电装置。对于现有的波浪能装置，在一种施例中，其可以包括浮子、连杆、转换装置和发电机。所述连杆的一端与浮子连接；所述的转换装置包括气压装置及风机转子，所述连杆的另一端可驱动地连接所述气压装置，被驱动的气压装置朝向所述风机转子喷射压缩气体；所述发电机由所述转子的转动所驱动。在这个施例中，波浪能装置的形式为振荡浮子式，当波浪传播到结构附近时，浮子将会上下进行垂荡，带动连杆运动驱动内部的转换装置，带动发电机进行发电。在另一种施例中，其可以包括浮筒，由系泊系统牵引而浮于水面，气囊，开口位于浮筒内部，气囊内填充气体，气囊在迎浪侧以其柔性面与波浪接触并对气囊内气体挤压，使气囊的气口冲向涡轮发电机的叶片排放压缩气体而使涡轮发电机叶片转动发电，且在压缩空气通过涡轮发电机叶片后从另一通道回流至所述气囊中将气囊填充。

在一种方案中，如图2所示，所述上平台的台面204的边缘安装围栏205。所述上平台的台面204与波浪能装置500之间安装扶梯206。该方案考虑平台登录人员的安全性和移动的便捷性。

在一些实施例中的所述装置，根据所示装置实现的漂浮式风浪互补能源集成的发电与输电方法，包括：风力发电机在风力作用下带动叶片转动发出电能。同时在海面上，传播过来的波浪能量将会被波浪能装置所吸收，波浪能装置的形式为振荡浮子式结构。在波浪作用下，浮子的垂荡运动驱动内部转换装置，将波浪能转化为液压能或其他形式机械能，进而带动发电机发电，实现波浪能向电能的转化，电能通过风机的传输系统和风能装置产生的电能一同输送至电网。

在一些实施例中，风机通过风机转子101和塔筒103安装固定在半潜式的上平台201的支撑结构的中心处，下平台203的腹部突出有六个顶点，每个顶点上都设有导缆孔，导览孔用于与锚链300相连接。

在一些实施例中，半潜式平台上分布有用于保障人员和位于其上的装置安全性的围栏205和用于安装和后续监控维修的扶梯206。

在一些实施例中，所述下平台203的重量可用于保证重心低于浮心，维持装置的整体稳定性。

在海面上进行此装置布置时，要确定布置地点处的主风向，将风机正对的位置正对主风向。这可以使风力发电机获得更大，更稳定的风速。波浪能装置的浮子会随着海平面的变化而做上下垂荡运动，浮子的垂荡运动驱动内部转换装置将波浪能量转化为电能。

由此，本实施例的一种半潜式海上风机装置，结构简单、安装方便，成本较低；风力发电与波浪能发电装置共享支撑平台结构，二者共用电力传输系统，一定程度上降低了发电成本。波浪能装置波浪能捕获效率和转换效率高，建造成本低，能量易收集；保证发电量充足，运行稳定。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“至少一个”是指一个或一个以上；“A和B中的至少一个”，类似于“A和/或B”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和B中的至少一个，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述，仅为本实用新型创造较佳的具体实施方式，但本实用新型创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型创造披露的技术范围内，根据本实用新型创造的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型创造的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种半潜式海上风机装置，其特征在于，包括：

风力机（100），所述风力机（100）包括风机转子（101）、风机叶片（102）和塔筒（103），所述风机叶片（102）安装在风机转子（101）上，所述风机转子（101）安装在塔筒（103）的顶端部；

半潜式平台，所述半潜式平台包括上平台（201）、平台颈部（202）和下平台（203），所述塔筒（103）的底端部安装在上平台的台面（204）上，所述的上平台（201）以直径逐渐减小的趋势向下延伸并衔接至平台颈部（202）的上部，所述的下平台（203）自所述平台颈部（202）的下部衔接并以直径逐渐增大的趋势向下延伸，所述下平台（203）的第一径向截面的面积大于所述上平台（201）的所述台面的面积，所述上平台（201）是空心平台，所述的下平台（203）自所述平台颈部（202）的下部衔接并以直径逐渐增大的趋势向下延伸至下平台（203）的最大面积的径向截面位置，并由所述位置以直径逐渐减小的趋势向下延伸至下平台（203）的底面，下平台（203）的所述第一径向截面下方的任一径向截面的面积大于所述上平台（201）的所述台面的面积；

垂荡板（600），所述垂荡板连接在所述下平台（203）的底面；

若干个锚链（300），锚链（300）一端与海床连接，锚链（300）另一端安装在所述下平台（203）上的外周面上。

2.如权利要求1所述的一种半潜式海上风机装置，其特征在于，所述上平台的台面（204）的边缘安装围栏（205）。

3.如权利要求1所述的一种半潜式海上风机装置，其特征在于，还包括波浪能装置（500），所述波浪能装置（500）环绕在所述平台颈部（202）的外周。

4.如权利要求3所述的一种半潜式海上风机装置，其特征在于，波浪能装置（500）与所述平台颈部（202）通过若干杆件连接，所述杆件一端连接在波浪能装置（500），所述杆件另一端连接在所述平台颈部（202）。

5.如权利要求3所述的一种半潜式海上风机装置，其特征在于，所述上平台的台面（204）与波浪能装置（500）之间安装扶梯（206）。

6.如权利要求1所述的一种半潜式海上风机装置，其特征在于，所述的上平台（201）的内部设有阻尼池。

7.如权利要求3所述的一种半潜式海上风机装置，其特征在于，

波浪能装置，包括

浮子；

连杆，所述连杆的一端与浮子连接；

转换装置，所述的转换装置包括气压装置及转子，所述连杆的另一端可驱动地连接所述气压装置，被驱动的气压装置朝向所述转子喷射压缩气体；

发电机，所述发电机由所述转子的转动所驱动。

8.如权利要求1所述的一种半潜式海上风机装置，其特征在于，所述若干个锚链（300）在所述下平台（203）上的外周面上的安装位置位于同一高度。

9.如权利要求1所述的一种半潜式海上风机装置，其特征在于，所述下平台（203）具有与所述锚链（300）数量一致的锁环（207），若干个所述锚链（300）与下平台（203）安装的一端具有固定所述锚链（300）的锚锁（400），所述锚锁（400）与对应的所述锁环（207）锁定。

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