CN218492539U - 一种顺应式海上风力发电机基础结构系统 - Google Patents

Abstract

一种海上风力发电机顺应式基础结构系统，采用由斜拉索系统形成的线性弹簧的支撑系统与由浮式铰接坐底桩腿形成的质量体的结构，组成有约束的两自由度的刚体运动体系，构建一种海上风力发电机顺应式的“超柔性”基础结构支撑系统。在外部载荷的作用下，海上风电机的顺应式基础结构的支撑系统会使浮式桩腿绕桩腿底部铰接点产生一定幅值的纵摇与横摇顺应性的简单摇摆，通过这种摇摆运动，由惯性力平衡浮式桩腿上巨大的环境载荷，大大减低通常需要通过结构的内力来进行的平衡。在水深适用范围扩大，桩体结构简化，降低支撑系统环境载荷响应，减小对地质条件的依赖，优化桩体系统的固有振动模态，简化风机控制策略和免动态电缆等方面明显降低相关成本。

Description

一种顺应式海上风力发电机基础结构系统

技术领域

本实用新型属于海洋工程领域，尤其是一种顺应式海上风力发电机基础结构系统领域。

背景技术

海上风力发电正以非常迅猛的方式发展。目前我国海上风电领域中，单桩等固定式基础当前仍是主导海上风电项目的最具有经济性的基础方案，40米以下水深的成本接近平价的水平已经指日可待。风场资源向深远海开发，是必然的趋势。但随着水深的增加，由于单桩及各类固定式基础结构原理上都是采取悬臂结构，具有典型的杠杆特性。当水深增加时，相当于悬臂伸长时，各类作用在基础上的载荷会急剧地增大，还须将桩腿插入更深的海底，桩腿的成本由于桩长、桩径、壁厚等因素将大大提高。单桩基础40米水深(40米水深时桩腿长度可能将超过百米)、导管架基础60米水深是工程适应性和经济性的分界线。常规固定式基础存在无法在水深超过50米以上的区域仍保持经济性的局限，导致海上风电固定式基础风机的综合成本会急剧增高。通常，大于50米水深时，就会开始考虑使用浮式基础。与固定式基础相比，海上风机浮式基础可以移动，不受水深限制，并且便于拆除，可安装在风能资源更为丰富的深海海域。但是，现阶段海上浮式基础风力发电的发展尚未成熟，比如，海上风机浮式基础最大的特点就是在海上具有较大幅度的摇摆，由于其体积和质量巨大，结构复杂，在风浪中具有复杂的运动特性，其运动预报、载荷分析、系泊定位、结构强度、一体化设计方面还具有诸多的技术难点，在结构优化方面还有很多尚未解决的的难题，风电转换效率也会受到影响，需要采取复杂的控制策略来进行应对。并且，浮式基础风机会因平台摇晃导致电缆连接必须采用动态电缆布置，就会造成结构疲劳使系统可靠性受到严重影响。这些都将直接导致浮式风力发电机综合成本大幅度的提高。浮式风力发电机虽然是固定式风力发电机的替代和升级方式的重要研究方向，但是，至少在10年以内无法达到与固定式海上风电相似的经济性的水平。目前还有一种半固定式海上风电基础理论，就是水深超过40米，风机桩腿底部通过铰接方式与海底连接并通过拉索将风机桩腿进行固定，但这种半固定式风电基础仍是在追求以固定桩的特征(桩腿结构挠度变形在百毫米左右)来限制风机桩腿的运动，导致其拉索将承受巨大的拉力，按现有的工程材料的水平，单靠斜拉索的所的能力，在工程上是不可实现的。因此，开发一种“过度水深”(60—150米级别)的低成本海上风力发电机基础结构系统，具有非常重大的现实意义。

实用新型内容

一种海上风力发电机顺应式基础结构系统，采用由斜拉索系统形成的线性弹簧的支撑系统与由浮式铰接坐底桩腿形成的质量体的结构，组成有约束的两自由度(纵摇与横摇)的刚体运动体系，构建一种海上风力发电机顺应式的“超柔性”基础结构支撑系统。在外部载荷的作用下，所述海上风电机的顺应式基础结构的支撑系统会使浮式桩腿绕桩腿底部铰接点产生一定幅值的纵摇与横摇顺应性的简单摇摆，通过这种摇摆运动，由惯性力平衡所述浮式桩腿上巨大的环境载荷，大大减低了通常需要通过结构的内力(极高的刚度和强度)来进行的平衡。在水深适用范围扩大，桩体结构简化，降低支撑系统环境载荷响应，减小对地质条件的依赖，优化桩体系统的固有振动模态，简化风机控制策略和免用动态电缆等方面明显降低相关成本。

一种海上风力发电机顺应式基础结构系统，包括风力发电机下部的浮式桩腿系统及具有呈线性延伸特性的斜拉索系统，所述浮式桩腿系统的上部系泊连接点与风力发电机系统连接；所述浮式桩腿系统包括浮式桩腿、铰接连接装置，桩腿锚定装置和系泊连接点，所述浮式桩腿为倒椎型筒形钢结构，所述系泊连接点位于海面附近或高于海面并与风机扇叶不发生干涉的位置，所述桩腿锚定装置与海床固定连接，所述浮式桩腿下部设置的所述铰接连接装置与所述桩腿锚定装置相连接；所述具有呈线性延伸特性的斜拉索系统包括3条以上以系泊连接点为中心放射状均匀布置的具有呈线性延伸特性的高强度的斜拉索(缆索)，每条斜拉索均配有斜拉索锚固装置和张紧连接装置，所述斜拉索的下端通过所述斜拉索锚固装置与海床固定，所述斜拉索的上端通过所述张紧连接装置与系泊连接点连接，所述斜拉索的延伸率不大于在可使用载荷(破断强度的30％) 时的4％，由此控制所述浮式桩腿系统绕所述铰接连接装置作顺应式刚体运动摇摆的幅度。所述斜拉索配有消除其自重的浮力系统,使所述斜拉索尽可能减少自重下垂量。

在所述系泊连接点上设置有与所述斜拉索数量相同的斜拉索张紧连接装置，所述斜拉索张紧连接装置一端与浮式桩腿连接，另一端与所述斜拉索连接。由斜拉索承受由风作用在风机和塔筒上以及波浪和水流作用在桩腿上所共同产生的水平方向的载荷，并通过缆索刚度(延伸率)的调整，使桩腿在水平方向有一定“柔性”的摇摆运动。

铰接连接装置的铰接连接方式不传递弯矩，与刚性连接(如深度插桩)相比，结构用钢量大幅度减小，同时浮式桩腿对海床地质条件的要求可以有所降低。铰接连接配合斜拉索的结构体系与底部刚性连接的(插桩)悬臂梁桩腿结构体系的固定形态相比较，本实用新型由于斜拉索具有一定弹性，并且桩腿固定是采用交接方式，因此是一种顺应式结构形态，它相当与具有一定柔性，相同外部载荷作用产生的内力分布如弯矩和剪力等将发生较大变化，外部作用力的能量通过一定幅度的运动会被惯性力平衡，传递到斜拉索结构上的力就会相应减小，另外，桩腿与海底的连接采用铰接连接方式，使风机的支撑结构系统仅在有限方向运动 (纵摇和横摇)，简化风机的运动轨迹和姿态的预报难度(相对浮式风机支撑结构)，减小了运动对风机适用性和发电效率的影响。风机支撑结构系统在水平方向的运动，采用张紧斜拉索的限制，实现将风机的运动幅值控制在风机可适应的范围，保障风机的安全有效运营。风机和支撑结构组成的结构系统在风浪流环境载荷和工作载荷下，表现为小幅度的刚体运动方式，使风浪流载荷作用在桩腿上的巨大能量得以转移和释放，而是被转移到上部系泊连接点处，主要由斜拉索来承担。不同于传统固定刚性桩基结构系统会在桩腿根部产生巨大的集中弯矩，该新系统大幅度地减小了桩腿结构上的集中弯矩载荷，优化了桩腿结构设计。另外，斜拉索还能通过张紧力及系泊刚度的配置，结合压载水调整(总质量)，进而调整全系统的固有运动周期，大大提升对风机的适配能力和对环境的适应能力。进一步的，使所述斜拉索尽可能减少自重下垂量。使所述斜拉索在初步张紧状态时, 尽可能减少由自重导致的下垂量。这有利于通过减小斜拉索的附加延伸率提高斜拉索延伸率的线性。这种顺应性的摇摆运动是简单、微幅、受控的，对搭载的风力发电机有较强的适应性，减化了复杂的控制策略(相对浮式平台基础)。本实用新型开创了一种海上风力发电基础结构系统原理，大幅优化了海上风力发电基础结构系统各部件对环境载荷响应,从而大幅度降低了结构的用钢量。采用结构一体化的方法,可实现基础结构的自我安装,可大大降低安装成本。在过度水深条件下(60米-150米)，预计采用本原理系统的风电基础结构的综合成本,可比固定式桩腿减少50％。

如前所述，进一步的，在所述浮式桩腿的上部一定范围设有浮体结构，所述浮体结构内部为压载水舱,所述浮体结构的浮力等于风机总质量的60％至80％和浮式桩腿的总质量之和。

桩腿设置浮体结构和压载水功能，用于调整桩腿的浮力和自重，减小和控制作用在桩腿上的重力载荷，使结构轻量化，降低结构成本。并有利于防止桩腿垂直方向的结构过载和失稳。另外，风机和基础结构总质量的降低，也明显降低了整个风机系统对海床地基承重能力的要求。

如前所述，进一步的，所述浮式桩腿在其根部一定高度范围设有配重，使浮式桩腿的重心位于浮心的下方。增加配重降低桩腿结构的重心，可使桩腿在安装前垂直竖立漂浮，以利于后续安装。就桩腿基础本身而言，其漂浮能力远大于自身重力，在风机没有安装之前，需要通过压载水的注入来实现桩腿与海床连接所需要的重力。在风机安装之后，再将压载水排出，以恢复浮力，尽量减小桩腿上的重力载荷，但至少需保持桩腿连接海床所需的静态重力。

如前所述，进一步的，所述桩腿结构可采用一根封闭式立柱结构形式或由几根小截面立柱组成的空间结构组合立柱的结构形式。便于桩腿的组装，同时降低成本。

如前所述，进一步的，下半部分的长度不小于上半部分的长度。以系泊连接点为分界，下半部分的长度大于等于上半部分能够保持系统的稳定性。

如前所述，进一步的，所述浮式桩腿系统适用于60-150米水深。与传统固定式桩腿相比本实用新型能在更深水深适用，相比传统固定式桩腿成本更低，与浮式风机相比，顺应式风机基础结构系统(相对浮式结构)不会有大幅度的六自由度运动的状态。由斜拉索延伸特性导致的桩腿纵摇和横摇运动特性相对简单，相对运动幅值比较小，对风机结构不构成大的附加载荷，对发电效率不构成太大影响。另外，与风机连接的输出电缆，无需采用浮动式风机所采用的动态电缆布置，可以采用与固定桩基础同类的固定电缆布置，避免动态电缆存在的疲劳及可靠性问题分析试验过程，降低外输电缆成本。本实用新型提供了在适用水深范围内的低成本顺应式风机基础结构系统方案，显著降低了桩腿载荷和成本，攻克了过渡深水区域固定桩腿的适应性和经济问题，大大提升海上资源开发利用率。

如前所述，进一步的，所述风力发电机为垂直轴风力发电机。

一种海上风力发电机顺应式基础结构系统构建的海上养殖空间，包括所述顺应式基础结构系统，在所述顺应式基础结构系统的至少3个斜拉索上固定深海养殖的围栏，将每个固定在斜拉索上的围栏营造封闭空间用于海养殖活动。

有益效果

海上风电必然会从近浅海向深远海发展。随着水深的增加，尤其是水深超过50米后，原有的固定式单桩基础的成本急剧增加，从而想要实现“平价上网”几乎是不可能的。而在较深海域采用浮式风电基础的方式，现阶段在经济上更不可能做到与浅水固定桩基础相类似的水平。这些现状使现阶段较深海域 (40至150米)的风电开发尚无具备良好经济性的技术方案。

本实用新型从“顺应式”基础原理概念入手，以线性伸缩斜拉索(弹簧)+浮式坐底绞接塔(质量体)构成的具有一定摇摆特性的海上风力发电机基础结构系统形式，从竖直方向、水平方向、运动特性、桩腿底部连接结构和线性伸缩斜拉索系泊装置各个维度尽可能的优化承力结构及减小载荷，在保证结构刚度和强度的前提条件下，可以大大减轻结构的自重。本实用新型由于斜拉索具有一定弹性，并且桩腿固定是采用铰接方式。因此是一种对于环境载荷的顺应式结构形态，它相当与具有一定范围柔性的随动性，并产生相应的摇摆运动，需要强调的是，这种简单有限运动的形态对于海上风力发电机而言，相对于漂浮式基础结构复杂运动特征，是相对容易接受的，相同外部载荷作用产生的内力分布如弯矩和剪力等将发生较大变化，外部作用力的能量会通过一定幅度的刚体运动会被惯性力所平衡，传递到斜拉索结构上的载荷就会相应减小，进而降低结构的建造成本，同时使地质条件的限制也大大减小，本实用新型使斜拉索顺应式单桩基础系统能够在百米左右水深实现与原有40米固定单桩基础的成本相当，做到百米水深左右的平价经济性开发，这是现有各种技术做不到的。

首先，在竖直方向上，桩腿具备浮体结构，可有效抵消风机及桩腿的大部分自重对桩腿的作用力，在竖直方向上减小重力载荷，因而可缩小桩腿的壁厚、减小桩腿直径以降低成本。

其次，在水平方向上，通过设置斜拉索系泊点，将常规单桩基础插入海底的悬臂梁结构(通常40米水深时单桩基础长度约为百米左右)变为固定站立在海床支上的铰接简支梁结构，一方面彻底省去了传统单桩插入海底的部分，大大减小了桩腿的长度(50％以上)，大大减少了用钢量，省去了租用大型打桩船进行打桩作业等相关的巨大成本。

再次，风机支撑结构系统在风浪流环境载荷和工作载荷下具有顺应式结构系统特征，表现为小幅度的刚体摇摆运动，使风浪流载荷作用在桩腿上的巨大能量得以通过惯性力的作用转移和平衡。不同于传统固定刚性桩基结构系统会在桩腿根部产生巨大的集中弯矩，该新结构系统大幅度地减小了桩腿结构上的集中弯矩载荷，优化了桩腿结构设计，大幅度地减少了结构自身用钢量。

第四，桩腿的底部与海底铰接固定，限制了风机支撑结构的垂荡，纵荡，横荡位移运动，三条以上的张紧斜拉索限制了风机支撑结构的首摇位移运动。使风机的支撑结构系统仅存在在纵摇和横摇运动两个自由度，简化风机的运动轨迹和姿态的预报难度(相对漂浮式风机)，降低了风机控制策略的复杂性、增加风机运营控制的有效性，提高风机适用性和发电效率。

第五，风机支撑结构系统在水平方向的运动，采用张紧斜拉索的限制，通过系泊系统的设计和采用刚度可控的斜拉索，实现将风机的运动幅值控制在风机可适应的安全范围，保障风机的安全有效运营。

第六，与浮式风机相比，因顺应式风机基础结构系统不会有大幅度的六自由度运动的状态，底部铰接于海底固定支撑结构，与风机连接的输出电缆，无需采用浮动式风机采用的动态电缆，可以采用固定桩基础同类的固定电缆布置，避免动态电缆存在的疲劳及可靠性问题，大幅度降低电缆布置的成本。

第七，斜拉索配置的浮力系统，其漂浮力与斜拉索自重相当，尽可能消除斜拉索的重力下垂，减小斜拉索的悬垂附加延伸率。设置张紧连接装置能够调节斜拉索的张紧程度，对斜拉索实施预张紧，可有效消除斜拉索或钢缆的结构延伸率的非线性。

第八，桩腿底部铰接与海底固定连接、斜拉索预张紧、斜拉索配置浮力系统、斜拉索与海底固定连接综合作用使桩腿仅存在横摇或纵摇，消除了横荡、纵荡、垂荡和艏摇运动，并且横摇和纵摇运动在斜拉索及其浮力系统的作用下相当于在桩腿上设置成弹簧，使桩腿做简谐运动，也就是线性运动。进一步的，以水深100米为例，斜拉索与海底角度为45°，则斜拉索的长度约为140 米，斜拉索材料拉伸率(材料拉伸率无论使用任何材料都无法避免)2-3％，则斜拉索伸长约为2.8米-4.2米，则桩腿的运动范围大约在±2.8米-4.2米。这样幅度的刚体简单运动，风力发电机是容易承受的。以此为例，如果桩腿底部仅进行铰接并采用斜拉索限制，并且要保持风机桩腿达到固定式桩腿的刚度而且不运动，则斜拉索的截面积将增大一个数量级。这在工程上是不可实现的。

第九，本实用新型综合了固定式结构基础的简洁性及稳定性和漂浮结构基础可适应较大水深的优势特性，构建了独具特征的可适应较大水深的低成本复合型基础结构系统。在40至180米水深条件下，与现有各类现有固定式基础和各类现有漂浮结构基础相比，具有明显的适用性和成本优势。另外，与浮式风机系统相比，本实用新型与常规固定式基础一样，无需进行海上超长时间实验验证。这也有利于进一步降低成本。

附图说明

图1为海上风力发电机基础结构系统结构示意图。

图2为海上风力发电机基础结构系统结构俯视示意图。

图3为海上风力发电机基础结构系统构建的海上养殖空间的结构示意图。

图4为图3的俯视图。

标号说明：

1.风力发电机

2.浮式桩腿

3.交接连接机构

4.桩腿锚定装置

5.系泊连接点

6.斜拉索

7.斜拉索锚固装置

8.张紧连接装置

9.海面

10.海床

11.围栏

具体实施方式

如图1-2所示，一种适应水深为100米的顺应式海上风力发电机风机基础结构系统，由浮式铰接坐底桩腿系统形成的质量体的结构与采用由斜拉索系统形成的线性弹簧的支撑系统组成有约束的两自由度(纵摇与横摇)的刚体运动体系，构建一种海上风力发电机顺应式的“超柔性”基础结构支撑系统。

所述的“超柔性”基础结构支撑系统包括(以系泊连接点为分界点)上部的风力发电机系统(以总质量为1100吨的某型号为参照)和下部的顺应式风机基础结构系统。

风力发电机系统包括风力发电机1和塔筒结构。

顺应式风机基础结构系统主要包括两大系统：浮式铰接桩腿系统和斜拉索系统。

浮式桩腿系统具体包括：

1.长度约为130米左右的浮式桩腿2，其中，约100米在水面以下，约30 米在水面以上，具体形式为内部具有压载舱的钢质倒锥形的塔筒结构。

2.系泊连接点5，具体结构由法兰装置、斜拉索连接点及张紧连接装置8组成，桩腿锚定装置4，具体形式为平板式重力锚。

3.桩腿铰接连接装置3，具体形式为球形万向节。

系泊连接点5是整体系统的分界点，负责浮式桩腿3与海上风力发电机1 的塔筒的连接以及浮式桩腿2与斜拉索系统的连接。

浮式桩腿2其内部空间设置可容纳海水的压水载舱，可通过注入和排出压载水调整浮式桩腿2的浮力。

如图1所示，浮式桩腿2下部有桩腿锚定装置4，具体形式为千吨级别的钢筋混凝土平板式重力锚，它既是浮式桩腿2的配重系统，又是浮式桩腿2减小对海床10压强的承重衬垫。平板式重力锚的中心设置铰接连接装置3，与浮式桩腿2连接为一个整体。在未安装风力发电机1之前，浮式桩腿2主体结构有较大的储备浮力，但由于浮式桩腿2下部有桩腿锚定装置4，使浮式桩腿2的重心位于浮心的下方，所以浮式桩腿2可以垂直竖立漂浮在海面9。在斜拉索系统的协作配合下，通过往压水舱注入压载水来调整桩腿2漂浮的吃水深度。由于压载水聚集在压载舱的下部，所以浮式桩腿2的重心始终低于浮心，又因为浮式桩腿2 的长度大于水深，所以，浮式桩腿2可以保持垂直竖立状态逐渐下沉直到触底。继续注入压载水使浮式桩腿2的净浮力消失，底部的桩腿锚定装置4在重力和摩擦力的作用下，与海床10固定。

当风力发电机1与浮式桩腿2安装连接后，风力发电机1的重量将作用在浮式桩腿2上，产生较大的重力载荷。此时，将部分压载水排出，增大浮式桩腿2 的净浮力，可有效抵消风力发电机1的重量，大大减小浮式桩腿2所受的支撑反力，这有利于浮式桩腿2结构的轻量化。平板式配重锚即桩腿锚定装置4由于接地面积很大，可大大减小风力发电机1全系统质量对海床10的压强，同时又具有足够的重力和摩擦力与海床10固定，承受浮式桩腿2纵向和横向的静态载荷与交变载荷。铰接连接装置3的铰接连接方式不传递弯矩，与常规单桩刚性连接 (需深度插桩)相比，结构用钢量大幅度减小，同时浮式桩腿2对海床10地质条件的要求可以有所降低。

浮式桩腿2顶部与斜拉索系统连接。

斜拉索系统具体包括：

1.斜拉索锚固装置7具体结构为平板式型重力锚。

2.斜拉索6，具体结构为高强度钢缆。

3.张紧连接装置8，具体结构为螺旋丝杠。

4.系泊连接点5，具体结构为强力连接环。

斜拉索6采用高强度钢缆,共有8条(6-1至6-8),围绕浮式桩腿2呈放射状均匀分布,相邻的两条斜拉索6之间的夹角为45度。

斜拉索6的上端在水面上方约30米处通过系泊连接点5与浮式桩腿2连接，系泊连接点5主要由法兰装置和张紧连接装置8组成。法兰装置用于连接海上风力发电机1；张紧连接装置8为螺旋丝杠，用于斜拉索6与系泊连接点5的连接，并调节斜拉索6的预张紧度。张紧连接装置8也可以采用卷扬机等机械装置。

斜拉索6的下端通过斜拉索锚固装置7与海床10固定，斜拉索锚固装置7 采用千吨级别的平板式重力锚(或桩锚)。

斜拉索6采用破断强度为千吨级别的高强度镀锌钢丝绳，可通过事先强力预拉伸工艺处理，将斜拉索6的编织结构性延伸率大大降低，产生的延伸主要是材料性拉伸。在本实用新型的设计工况中，每根斜拉索6的破断拉力约为可能出现的最大外部载荷的3倍。

根据初步测算，在风、浪、流同向时，风力发电机1及浮式桩腿2作用在与斜拉索6的连接点即系泊连接点5上的水平方向总载荷(百年一遇)最大约为 800吨，单根斜拉索6的破断强度大于1000吨。8根斜拉索6围绕浮式桩腿2 按间隔45度分布，可保证在任意风浪流入射方向时至少有三条斜拉索6同时承载受力，其中间正面的一根受力最大，承载受力约为400吨，为斜拉索6破断拉力的1/3左右。另外两根斜拉索6各分担任大约200吨。在此拉力的状态下，高强度镀锌钢丝绳斜拉索6具有不大于3％的线性延伸率。这相当于在浮式桩腿2四周设置了8根在300-400吨拉力条件下线性延伸率为3％的强力弹簧。

斜拉索6与海底的斜拉索锚固装置7连接。斜拉索锚固装置7采用千吨级别的扁平型态的钢筋混凝土重力锚，也可以采用桩锚等。既能保证斜拉索6在水平和垂直方向上的最大载荷作用下锚固的有效性和可靠性，又尽可能减小其对海床 10的压强，防止其自然下沉。

如图1-2所示，本实用新型提供一种降低海上风力发电机综合成的方法，通过铰接连接装置3将风力发电机1下部的浮式桩腿2固定在海床10，所述浮式桩腿2底部的铰接连接装置3与海床10固定连接，使所述浮式桩腿2不会发生横向和纵向位移，设置呈线性延伸的斜拉索系统围绕浮式桩腿2上的系泊连接点5将所述浮式桩腿2固定在海床10上，采用斜拉索系统形成的线性弹簧的约束性支撑系统与由浮式铰接坐底桩腿形成的质量体，组成一个两自由度的类振子系统，形成海上风力发电机顺应式基础结构的支撑系统，在外部载荷的作用下，所述海上风电顺应式基础结构的支撑系统会产生一定幅值的纵摇与横摇顺应性的简单摇摆，通过这种摇摆运动，由惯性力平衡所述浮式桩腿2上巨大的环境载荷，大大减低通常需要通过结构的内力来进行的平衡；通过张紧连接装置8将所述斜拉索系统的斜拉索6与所述浮式桩腿2连接，通过浮力系统消除所述斜拉索的自重,使所述斜拉索6尽可能减少自重下垂量。

如图3所示，本实用新型提供一种海上风力发电机顺应式基础结构系统构建的海上养殖空间，包括所述顺应式基础结构系统，在所述顺应式基础结构系统的 8斜拉索6上固定深海养殖的围栏11，将每个所述顺应式基础结构系统的斜拉索 6上固定的围栏11首尾连接行为封闭空间用于深海养殖。本实用新型在设置好基础结构后，可利用斜拉索6一端于海底固定连接，另一端与桩腿上部位置(海面附近)连接，可用于深海养殖的围栏固定。即在斜拉索6上设置深海养殖的围栏11，一方面无需另行设置围栏，一方面一物多用，增加深海养殖的范围，减小深海养殖基础设施的成本。

需要说明的是，上述实施例中均以水平式风力发电机为例，本实用新型同样适用于垂直轴风力发电机。

以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本实用新型，但本领域技术人员应该明白，本实用新型并不局限于以上所述实施例，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种顺应式海上风力发电机基础结构系统，其特征在于：包括风力发电机下部的浮式桩腿系统及具有呈线性延伸特性的斜拉索系统，所述浮式桩腿系统的上部系泊连接点与风力发电机系统连接；

所述浮式桩腿系统包括浮式桩腿、铰接连接装置，桩腿锚定装置和系泊连接点，所述浮式桩腿为倒椎型筒形钢结构，所述系泊连接点位于海面附近或高于海面并与风机扇叶不发生干涉的位置，所述桩腿锚定装置与海床固定连接，所述浮式桩腿下部设置的所述铰接连接装置与所述桩腿锚定装置相连接；

所述具有呈线性延伸特性的斜拉索系统包括3条以上以系泊连接点为中心放射状均匀布置的具有呈线性延伸特性的高强度的斜拉索，每条斜拉索均配有斜拉索锚固装置和张紧连接装置，所述斜拉索的下端通过所述斜拉索锚固装置与海床固定，所述斜拉索的上端通过所述张紧连接装置与系泊连接点连接，所述斜拉索的延伸率不大于在可使用载荷时的4％，所述斜拉索配有消除其自重的浮力系统,使所述斜拉索尽可能减少自重下垂量。

2.根据权利要求1所述的顺应式海上风力发电机基础结构系统，其特征在于，在所述浮式桩腿的上部一定范围设有浮体结构，所述浮体结构内部为压载水舱,所述浮体结构的浮力等于风机总质量的60％至80％和浮式桩腿的总质量之和。

3.根据权利要求1所述的顺应式海上风力发电机基础结构系统，其特征在于，所述浮式桩腿在其根部一定高度范围设有配重，使浮式桩腿的重心位于浮心的下方。

4.根据权利要求1所述的顺应式海上风力发电机基础结构系统，其特征在于，所下半部分的长度不小于上半部分的长度。

5.根据权利要求1-4任一所述的顺应式海上风力发电机基础结构系统，其特征在于，所述浮式桩腿系统适用于60-150米水深。

6.根据权利要求1-4任一所述的顺应式海上风力发电机基础结构系统，其特征在于，所述风力发电机为垂直轴风力发电机。

7.利用权利要求1-6任一所述的顺应式海上风力发电机基础结构系统构建的海上养殖空间，其特征在于，包括所述顺应式基础结构系统，在所述顺应式基础结构系统的至少3个斜拉索上固定深海养殖的围栏，将每个固定在斜拉索上的围栏营造封闭空间用于海养殖活动。

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