CN218717261U - 漂浮式双风机系统 - Google Patents

Abstract

本申请适用于海上风电领域，公开了一种漂浮式双风机系统，包括：至少两个漂浮式风机，两个所述漂浮式风机间隔布置，所述漂浮式风机包括浮体和风机，所述风机设于所述浮体上；至少一个连梁，所述连梁的两端分别连接相邻的两个所述浮体。本申请通过连梁将两个漂浮式风机连接起来，延长了单一浮体的连梁一侧的宽度，如此，可避免整体发生侧翻，提高了该漂浮式双风机系统的抗倾稳定性，保证了海上风力发电的稳定性。

Description

漂浮式双风机系统

技术领域

本申请涉及海上风电领域，尤其涉及一种漂浮式双风机系统。

背景技术

海上风力发电是当前最具规模开发和商业发展前景的低碳新能源之一，海上风电作为可再生能源的重点领域，是全球风电发展的最前沿，其相较于陆上风电而言，具有资源丰富、不占用土地资源、不受地貌影响等优势。

海上风力发电系统一般包括浮体和风机，浮体半潜的漂浮于海上，并通过锚系结构保证浮体的位置，风机则立设于浮体上，通过海上风力的吹动带动风机的扇叶转动，进而将机械能转换为电能，实现发电。

为了提高海上风力发电系统的抗倾稳定性，现有的风力发电系统采用了回字型浮体，通过将部分水体置于回字内，使得该浮体具有一定的阻尼作用，但是，其水线面较大，抗风浪能力较弱，遇到巨浪条件，仍容易发生倾覆。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种漂浮式双风机系统，其旨在解决现有的风力发电系统的抗倾稳定性较差的技术问题。

为达到上述目的，本申请提供了一种漂浮式双风机系统，包括：

至少两个漂浮式风机，两个所述漂浮式风机间隔布置，所述漂浮式风机包括浮体和风机，所述风机设于所述浮体上；

至少一个连梁，所述连梁的两端分别连接相邻的两个所述浮体。

可选的，所述风机包括塔筒和叶轮，所述叶轮可转动地设于所述塔筒的顶部，两所述浮体之间的间距是所述叶轮直径的2-6倍。

可选的，每一所述浮体的周边设有连接海床的锚链，每一所述浮体除连接连梁的一侧的周边设有多个锚链，所述锚链沿背离朝背离浮体的方向延伸，并连接于海床。

可选的，所述浮体内设有配重结构。

可选的，所述连梁的底部设有至少一个浮筒。

可选的，所述连梁位于海平面以下。

可选的，所述连梁设置为多个，多个所述连梁间隔设置，且所述浮体和多个所述连梁围合形成封闭的区域。

可选的，所述浮体为船体，所述连梁的两端分别连接两所述船体宽度方向上的侧边。

可选的，两个所述船体的船艏的间距小于船艉的间距。

可选的，所述风机包括塔筒和叶轮，所述叶轮可转动地设于所述塔筒的顶部，所述塔筒竖直设于所述浮体上，或，所述塔筒朝远离另一所述塔筒的方向倾斜设置。

本申请提供的漂浮式双风机系统，通过连梁将两个漂浮式风机连接起来，延长了单一浮体的连梁一侧的宽度，如此，可避免整体发生侧翻，提高了该漂浮式双风机系统的抗倾稳定性，保证了海上风力发电的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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是本申请实施例提供的漂浮式双风机系统的结构示意图之一；

图2是本申请实施例提供的漂浮式双风机系统的结构示意图之二。

附图标号说明：10：漂浮式风机；11：浮体；111：锚链；12：风机；121：塔筒；122：叶轮；123：转动部；20：连梁；21：浮筒。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明，本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者也可以是通过居中元件间接连接另一个元件。

另外，在本申请中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

在海上风力发电系统中，一般需要设置浮体于海上，风机则立设于浮体上，以利用海上的风力实现发电，而为了保证风机的稳定发电，需要确保浮体不会发生侧翻或较大幅度的晃动，由此，本申请给出了的漂浮式双风机系统。

如图1所示，本申请实施例提供的漂浮式双风机系统，包括：至少两个漂浮式风机10和至少一个连梁20。

两个漂浮式风机10间隔布置，漂浮式风机10包括浮体11和风机12，风机12设于浮体11上。

两个漂浮式风机10是独立设置的，此处，浮体11的结构形状不作限制，可以为后面所说的船体，也可为浮箱平台，优选的，风机12可立设于浮体11的中心位置，以确保单一漂浮式风机10能够稳定漂浮于海上。在设置更多浮体10的情况下，连梁20每一端的浮体11相互连接，以延长浮体11本身的长度，提高其平衡性。

具体来说，风机12包括塔筒121和叶轮122的，塔筒121的底部设于浮体11上，叶轮122则可转动地设于塔筒121的顶部，通过风力吹动叶轮122转动，进而转化为电能，实现海上风力发电。

另外，连梁20的两端分别连接相邻的两个浮体11。通过连梁20将两个漂浮式风机10稳定连接了起来，以使得两个漂浮式风机10合为一个整体结构，能够避免单一浮体11在连梁20的延伸方向上的侧翻。本实施例中，两个浮体11之间可以采用单根或多根连梁20连接，并且，连梁20的类型可以为矩形梁、T型梁或O型梁等，不作限制。

此处，连梁20至少设置一个，在连梁20设置一个的情况下，连梁20连接浮体11的位置靠近浮体11的重心，风机12也靠近于连梁20设置，可选的，连梁20沿两个浮体11重心的连线方向设置，风机12设于浮体11的重心处。如此，以使得浮体11连接连梁20侧边的前后侧平衡，确保漂浮式双风机系统的整体平衡。

在其他实施例中，为了确保漂浮式双风机系统的整体平衡，在设置更多的连梁20的情况下，在连梁20个数为偶数的情况下，风机位于任意两个连梁20之间，优选的，风机12位于中间的两个连梁20之间。可选的多个连梁20的重心处于两浮体11重心的连线之间，且风机12也位于浮体11的重心处。如，在连梁20设置为两个的情况下，两个连梁20平行间隔设置，两个连梁20的重心处于两浮体11重心的连线之间，且风机12也位于浮体的重心处。

在连梁20个数为奇数的情况下，风机12靠近中间的连梁20设置，也可位于靠近重心的两个连梁20之间，可选的，多个连梁20的重心处于两浮体11重心的连线之间，且风机12也位于浮体11的重心处。如，在连梁20设置为三个的情况下，其中一连梁20位于两浮体11重心的连线处设置，另两个连梁20均匀间隔设置于重心处的连梁20的两侧，且风机12也位于浮体的重心处。

本申请中，通过连梁20将两个漂浮式风机10连接起来，延长了单一浮体11的连梁20一侧的宽度，如此，可避免整体发生侧翻，提高了该漂浮式双风机系统的抗倾稳定性，保证了海上风力发电的稳定性。

如图1所示，承接上述，本申请一可选实施例中，两浮体11之间的间距是叶轮122直径的2-6倍。

由于在风力发电的过程中，两个漂浮式风机10上的叶轮122朝向一般也是相同的，均是朝向风吹动的方向，这样才能保证高效的风力发电，因此，此处将两浮体11之间的间距设置为叶轮122直径的2-6倍，可避免两个漂浮式风机10上的叶轮122相互干扰，确保两个风机12能够独立工作。在一可选实施例中，在叶轮122的直径为100m的情况下，需要确保两浮体11之间的间距在200m和600m之间，在两浮体11之间的间距小于200m时，两浮体11上的叶轮122最小距离小于100m，此时，两个风机12的距离过近，在叶轮122转动的过程中，会互相干扰，影响每一风机12的实用效果，在两个浮体11之间的距离大于600m时，两个浮体122之间的距离过长，漂浮式双风机系统整体的长宽比例过大，容易使得漂浮式双风机系统整体的平衡性变差。

本实施例中，浮体11为船体，连梁20的两端分别连接两船体宽度方向上的侧边。

由于造船工艺成熟，直接通过船体改装为本申请中的浮体11，可降低组装和制作的成本，并且，船体本身具有一定的长度，例如，船体的长度可选为100m，这样，将风机12设于船体上，在船体的长度方向上能够确保不会发生倾覆或较大幅度的晃动，而将连梁20连接两船体宽度方向上的侧边，则又进一步确保了在船体的宽度方向上不会发生倾覆或较大幅度的晃动，如此，两个漂浮式风机10所组成的整体结构在各个方向上的抗倾稳定性均较佳，使得海上风力发电更为稳定。

可选的，在给出的船体长度为100m的情况下，两个船体之间的间距范围在100-1000m，一方面提高了该漂浮式双风机系统整体的抗倾稳定性，另一方面，可确保两个风机12互不干扰，均能稳定的实现风力发电。

一般的，两个船体是平行设置的，如此可以避免漂浮式双风机系统在船体长度和宽度方向上的倾覆或较大幅度的晃动。

而在本申请的又一可选实施例中，两个船体是非平行设置的，即两个船体的船艏的间距小于船艉的间距。

这样，两个船体的船艏收紧、船艉扩展，两个船体和连梁20之间形成类似一角开口的三角状区域，如此，在该漂浮式双风机系统漂浮于海面上时，有部分水体置于一角开口的三角状区域内，该部分水体受风、浪等影响小，本身可对漂浮式双风机系统产生一定的阻尼作用，由此提高了漂浮式双风机系统整体的稳定性。当然，在其他实施例中，在两个船体是非平行设置的情况下，两个船体的船艏的间距也可大于船艉的间距。

另外，本申请给出的浮体11内设有配重结构。如在浮体11内放置石头、混凝土石墩或水等，以降低浮体11整体的重心，保证每一浮体11吃水深度，进而确保漂浮式双风机系统整体的稳定性。在所给出的浮体11为前述船体的情况下，由于船体具有多个舱室，可在船体的舱室内填充混凝土，或放置石头、混凝土石墩或水等。

在又一可选实施例中，浮体11刚性连接结构为混凝土、钢材等材质，内部设有腔体。即直接通过将浮体11的材质变更为混凝土来降低浮体11整体的重心，确保漂浮式双风机系统整体的稳定性。当然根据需要也可选用其他能降低浮体11重心的材质来制作浮体11，在所给出的浮体11为前述船体的情况下，可将船体的结构材料部分或全部采用钢筋混凝土或钢材等材料替换，使得浮体11成本极大的降低，约是传统浮体11的1/2。

如图1所示，本申请实施例中，连梁20设置至少一个，在连梁20为一个的情况下，连梁20的每一段连接一侧的浮体11的中部，以保证漂浮式双风机系统整体的平衡。

在连梁20设置为多个的情况下，多个连梁20间隔设置，且浮体11和多个连梁20围合形成封闭的区域。

本实施例中，在连梁20设置为多个的情况下，浮体11和多个连梁20围合形成封闭的区域，如此，使得所围合的区域内的水体受到的风浪影响较弱，该部分水体可对漂浮式双风机系统整体产生一定的阻尼作用，因而提高漂浮式双风机系统整体的抗倾稳定性。

本申请一可选实施例中，连梁20的底部设有至少一个浮筒21。通过所设置的浮筒21可对连梁20提供一定的浮力，以确保连梁20不会因自身重量而弯曲，保证漂浮式双风机系统整体的结构稳定。并且，浮筒21还可为浮体11提供侧向力矩，避免浮体11因受到侧向风、浪等而发生侧翻。

本申请进一步的实施例中，连梁20的底部设有多个浮筒21，多个浮筒21沿连梁20的长度方向依序间隔设置。可选的，在每一连梁20的底部设置3-6个浮筒21，从而可提高对连梁20的支撑效果和对浮体11提高的侧向力矩的效果。

本申请中，连梁20的两端分别是连接者浮体11的侧边的，其连接方式可以为焊接和/或通过螺钉等实现固定，在浮体11为船体的情况下，连梁20的两端分别是连接着船体的侧边的底部的。并且，在一可选实施例中，连梁20位于海平面以下。如此设置，使得连梁20本身受到风、浪等因素移动或晃动的情况降低，减少了漂浮式双风机系统整体受到到风、浪等因素移动或晃动的情况，因而提高了漂浮式双风机系统整体的稳定性。

如图2，本申请一可选实施例中，每一浮体11的周边设有连接海床的锚链111。在浮体11漂移的情况下，通过锚链111可对浮体11施加拉力，避免较大幅度的移动。

具体来说，浮体11上具有多个锚点，每一锚点至少与一个锚链111对应，锚链111的一端连接于锚点，锚链111的另一端朝背离浮体11的方向延伸，并连接于海床。

即每一浮体11所设的多个锚链111相对浮体11呈辐射式布置，这样，海床就会通过锚链111为浮体11提高一个或多个方向的拉力，从而避免浮体11飘走，例如，风机12在发电的过程中，浮体11会受到一个沿着风向的推力，这时，浮体11朝向风吹来的一侧的一个或多个锚链111就会为浮体11提供拉力，保证浮体11不会随风流动或飘走，当风向发生变化时，系统会自动调整受力的锚链111，使得整个漂浮式双风机系统只会发生较小的漂移，并且很快就会处于新的平衡状态。

在一可选实施例中，多个锚点以浮体11的重心对称设置，每一浮体11的周边对称设置多个锚链111，确保了各个位置均能为浮体11提供拉力，如此每一浮体11均能保证其位置，由于在每一浮体11的各个方向均设置了锚链111，这样，拉力就会同时作用在两个浮体11上，保证了漂浮式双风机系统整体的抗倾稳定性和位置。

另外，在又一可选实施例中，每一所述浮体11除连接连梁20的一侧的周边设有多个锚链111，所述锚链111沿背离朝背离浮体11的方向延伸，并连接于海床。这样，一方面可避免连接梁一侧设置锚链111相互干扰，另一方面，使得漂浮式双风机系统整体在各个方向上均布设有锚链111，以减少成本，且同样能保证了漂浮式双风机系统整体的抗倾稳定性和位置。

本申请一可选实施例中，锚链111可选为金属锚链111或尼龙等复合材质的锚链111，以保证锚链111的结构强度，并且，每一锚点所对应的锚链111数量为1-4条，以增加每一锚点处的锚链111整体的强度。此外，每一锚链111在所连接的海床和浮体11在海下的投影距离为50m以上，以确保漂浮式双风机系统整体不会发生较大幅度的移动或晃动。

本申请中，在所给的浮体11为船体的情况下，锚点设于船体的底部。可选的，多个锚点可分别位于船艏、船艉以及船侧。

如图1所示，本申请一可选实施例中，风机12的塔筒121顶部通过叶轮轴连接叶轮122，一般的，在浮体11为船体的情况下，叶轮轴与船体的方向一致，以确保风吹的叶轮122时，可避免侧翻。但是在实际情况下，海风可能是从各个方向吹过来的，这样，为了适应海风，塔筒121的顶部是设有可转动的转动部123的，转动部123可相对连接塔筒121处的竖直轴转动，转动部123则通过叶轮轴连接叶轮122，通过转动部123相对塔筒121的转动，从而可使得叶轮122朝向海风，从而确保风力发电的效果。

本申请一可选实施例中，塔筒121竖直设于浮体11上。这样，可以确保叶轮122能够与任意方向的海风相对，保证风力发电的效果。

在另一可选实施例中，塔筒121朝远离另一塔筒121的方向倾斜设置，此时，会限制前述转动部123的部分转动角度。这样，在保证两个风机12的叶轮122之间距离的同时，降低了两个浮体11之间的距离，减小了连梁20的长度，可减少成本。可选的，塔筒121与垂直于浮体11方向的倾角为0-30°。当然，在其他实施例中，塔筒121也可采用部分倾斜和部分竖直的安装方式，如，塔筒121的下部分倾斜，上部分竖直，此时，不会限制转动部123的转动角度，且可减少连梁20的长度。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是在本申请的申请构思下，利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种漂浮式双风机系统，其特征在于，包括：

至少两个漂浮式风机，两个所述漂浮式风机间隔布置，所述漂浮式风机包括浮体和风机，所述风机设于所述浮体上；

至少一个连梁，所述连梁的两端分别连接相邻的两个所述浮体。

2.如权利要求1所述的漂浮式双风机系统，其特征在于，所述风机包括塔筒和叶轮，所述叶轮可转动地设于所述塔筒的顶部，两所述浮体之间的间距是所述叶轮直径的2-6倍。

3.如权利要求1所述的漂浮式双风机系统，其特征在于，每一所述浮体的周边设有连接海床的锚链，每一所述浮体除连接连梁的一侧的周边设有多个锚链，所述锚链沿背离朝背离浮体的方向延伸，并连接于海床。

4.如权利要求1所述的漂浮式双风机系统，其特征在于，所述浮体内设有配重结构。

5.如权利要求1至4任一项所述的漂浮式双风机系统，其特征在于，所述连梁的底部设有至少一个浮筒。

6.如权利要求1至4任一项所述的漂浮式双风机系统，其特征在于，所述连梁位于海平面以下。

7.如权利要求1至4任一项所述的漂浮式双风机系统，其特征在于，所述连梁设置为多个，多个所述连梁间隔设置，且所述浮体和多个所述连梁围合形成封闭的区域。

8.如权利要求1至4任一项所述的漂浮式双风机系统，其特征在于，所述浮体为船体，所述连梁的两端分别连接两所述船体宽度方向上的侧边。

9.如权利要求8所述的漂浮式双风机系统，其特征在于，两个所述船体的船艏的间距小于船艉的间距。

10.如权利要求1至4任一项所述的漂浮式双风机系统，其特征在于，所述风机包括塔筒和叶轮，所述叶轮可转动地设于所述塔筒的顶部，所述塔筒竖直设于所述浮体上，或，所述塔筒朝远离另一所述塔筒的方向倾斜设置。

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