CN219220627U - 漂浮式海上风电结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型漂浮式海上风电结构。包括：漂浮平台，以三根顶点单浮筒为三个顶点，并以支撑横梁分别将三根顶点单浮筒的上端和下端相连接，形成横截面为等边三角形的三菱柱结构平台；中心单浮筒设于几何中心，并通过支撑横梁将中心单浮筒的上端和下端与三根顶点单浮筒对应的上端和下端相连接；风电机组；系泊结构，包括六根悬链和六根锚桩，每一悬链的末端连接一锚桩；其中三根悬链连接于三根顶点单浮筒的下端，且三根悬链之间呈120°夹角；另三根悬链连接于三根顶点单浮筒的上端，且另三根悬链之间呈120°夹角；连接于同一根顶点单浮筒的上端和下端的两个悬链呈八字锚状态；四块锤挡板，其分别设置于三根顶点单浮筒和一中心单浮筒的下方。

Description

漂浮式海上风电结构

技术领域

本实用新型涉及一种漂浮式海上风电结构。

背景技术

随着海上风电发展从近海走向深远海，为降低单位造价，海上风电机组的容量越来越大，且必然将采用漂浮式基础。漂浮式海上风电机组主要包括风电机组、塔筒和漂浮式基础组成的支撑结构以及系泊系统。

目前的漂浮基础以单一浮筒为主体，再结合系泊的钢绳和锚固以实现漂浮的目的。而海面因为海浪的波动大，对漂浮基础影响大，无法实现相对的稳定环境。

实用新型内容

本申请公开一种漂浮式海上风电结构，其目的在于提供一种可在海面实现相对稳定的漂浮基础。

为达到上述技术目的，本申请采用下述技术方案：

漂浮式海上风电结构，包括：漂浮平台，其包括三根顶点单浮筒、一中心单浮筒以及若干支撑横梁，其中所述三根顶点单浮筒为三个顶点，并以所述支撑横梁分别将所述三根顶点单浮筒的上端和下端相连接，形成横截面为等边三角形的三菱柱结构平台；所述中心单浮筒设于所述三菱柱的几何中心，并通过所述支撑横梁将所述中心单浮筒的上端和下端与三根所述顶点单浮筒对应的上端和下端相连接；风电机组，其连接于所述中心单浮筒的顶端；系泊结构，包括六根悬链和六根锚桩，每一所述悬链的末端连接一所述锚桩；其中三根所述悬链连接于所述三根顶点单浮筒的下端，且所述三根所述悬链之间呈120°夹角；另三根所述悬链连接于所述三根顶点单浮筒的上端，且所述另三根所述悬链之间呈120°夹角；连接于同一根所述顶点单浮筒的上端和下端的两个悬链呈八字锚状态；四块锤挡板，其分别设置于三根所述顶点单浮筒和一所述中心单浮筒的下方。

较佳的是，所述锤挡板的直径不小于所述顶点单浮筒的直径的两倍和所述中心单浮筒的直径的两倍。

较佳的是，各所述悬链穿挂0-100吨混凝土块。

较佳的是，所述顶点单浮筒和所述中心单浮筒内分别分为两个腔室，其中一个所述腔室为固定排水舱，另一个所述腔室为调节舱，两个腔室内均设有引/排水设施。

较佳的是，所述引/排水设施由一主动结构控制系统控制，且该所述主动结构控制系统设于所述风电机组内。

较佳的是，所述风电机组内还设有一组合叶片桨距控制系统，所述组合叶片桨距控制系统连接并控制风轮上的对称推力和转矩荷载。

由于采用上述技术方案，本申请的漂浮式海上风电结构整体结构相对稳定，潜入深度高，整体受波浪影响小，风机波动小；通过浮筒上下6根均匀布置的锚链（上下各3根）自重条件整体达到静态平衡，并有效控制纵荡、纵摇和横荡、横摇，增加整体稳定性。

附图说明

图1为本申请的主视图；

图2为本申请的侧视图；

图3为本申请的俯视图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

参见图1至图3所示，所述漂浮式海上风电结构包括了漂浮平台、风电机组及系泊结构。

结合图1和图3所示，漂浮平台包括三根顶点单浮筒1、一根中心单浮筒2以及若干支撑横梁3。三根顶点单浮筒1为三个顶点，并以支撑横梁3将三根顶点单浮筒1的上端连接，再以支撑梁3将三根顶点单浮筒1的下端连接，形成横截面为等边三角形的三菱柱结构平台。所述中心单浮筒2设于所述三菱柱的几何中心，并通过所述支撑横梁3将所述中心单浮筒的上端和下端与三根所述顶点单浮筒对应的上端和下端相连接，风电机组4连接在所述中心单浮筒2的顶端。3+1浮筒结构相对稳定，潜入深度高，上部结构均阻水面积小，横放的横撑界面小，总体受波浪影响小，风机波动小。

漂浮平台整体构造材料采用钢材焊接而成，在自身重力和浮力的共同作用下，各浮筒利用自身足够大的浮力使得系泊系统和海底的锚固结构之间的张力腿始终处于拉紧状态，进而维持平台垂直方向上的稳定。考虑实际使用过程中海上复杂工况，在波浪和水流的共同作用下，平台在平面内的运动会出现共振现象，影响平台的稳定性。所述顶点单浮筒1和所述中心单浮筒2内分别分为两个腔室，其中一个所述腔室为固定排水舱，另一个所述腔室为调节舱，两个腔室内均设有引/排水设施。所述引/排水设施由一主动结构控制系统控制（ASC），且该所述主动结构控制系统（ASC）设于所述风电机组内。通过两个腔室及引/排水设施等结构是设置，可根据外部荷载变化调节漂浮平台整体的重心和稳定性，使整个系统稳定性处于良好状态。

各浮筒采用悬链5系泊，悬链采用6根Φ32mm大直径塑胶钢丝绳，通过悬链穿挂0-100t混凝土块8赋予锚链预张力，末端采用混凝土管桩作为锚桩6进行入土锚固。当浮筒受大型风浪影响上浮时，混凝土块构成上拉阻力，减少锚链钢丝绳拉力，降低锚固成本。 浮筒上端和下端均设置海底系泊悬链，留有一定自由度，下部三个悬链5等角度布置，悬链5之间成120°角均匀分布，上部悬链也整体呈等角布置，悬链之间呈120°角均匀分布，但同一个浮筒的上下部悬链成八字锚状态。通过浮筒上下6根均匀布置的锚链（上下各3根）自重条件整体达到静态平衡，既能够给浮筒一定运动包络和自由度，又能够限制平台整体的横荡、横摇、纵荡和纵摇。

此外，所述风电机组内还设有一组合叶片桨距控制系统（CBP）。CBP主要通过改变作用在风轮上的对称推力和转矩荷载提供实现转速控制所需的必要激励和驱动，使风机能够处于稳定发电状态，减少风速变化对电机的影响。

此外，如图1所示，在三根所述顶点单浮筒1和一所述中心单浮筒2的下方分别设置有一块锤挡板7。锤挡板7主要作用是增加板面与水的接触面积，当发生垂荡时发挥阻尼器作用，无论浮筒向上还是向下垂荡，锤挡板均可以有效提供强大阻力，减小荡幅和垂荡历时，为主动平衡控制系统提供反应时间。所述锤挡板7的直径不小于所述顶点单浮筒的直径的两倍和所述中心单浮筒的直径的两倍。

综上，本申请的优势在于：

1.浮力与重力静态平衡差距小，浮力总体大于重力，通过浮筒上下6根均匀布置的锚链（上下各3根）自重条件整体达到静态平衡，并有效控制纵荡、纵摇和横荡、横摇，增加整体稳定性。

2、3+1浮筒结构相对稳定，潜入深度高，上部结构均阻水面积小，横放的横撑界面小，总体受波浪影响小，风机波动小。

3、单位MW用钢量小，具有很强的经济性和推广应用价值。

4、设置主动和被动控制系统，主动控制系统能够通过控制叶片转矩和压载水调解垂荡、艏摇和纵倾，受阵风和台风影响时能够快速回归平衡状态，将震荡对风机发电效率的影响降到最低。被动控制系统主要通过垂荡片增加垂荡阻尼，减缓垂荡幅度和速度，给控制系统发挥作用提供时间反应。

以上所述的实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。本领域技术人员对本实用新型所做的均等变化与修饰，皆应属于本实用新型所附的权利要求书的涵盖范围。

Claims (6)

1.漂浮式海上风电结构，其特征在于，包括：

漂浮平台，其包括三根顶点单浮筒、一中心单浮筒以及若干支撑横梁，其中所述三根顶点单浮筒为三个顶点，并以所述支撑横梁分别将所述三根顶点单浮筒的上端和下端相连接，形成横截面为等边三角形的三菱柱结构平台；所述中心单浮筒设于所述三菱柱的几何中心，并通过所述支撑横梁将所述中心单浮筒的上端和下端与三根所述顶点单浮筒对应的上端和下端相连接；

风电机组，其连接于所述中心单浮筒的顶端；

系泊结构，包括六根悬链和六根锚桩，每一所述悬链的末端连接一所述锚桩；其中三根所述悬链连接于所述三根顶点单浮筒的下端，且所述三根所述悬链之间呈120°夹角；另三根所述悬链连接于所述三根顶点单浮筒的上端，且所述另三根所述悬链之间呈120°夹角；连接于同一根所述顶点单浮筒的上端和下端的两个悬链呈八字锚状态；

四块锤挡板，其分别设置于三根所述顶点单浮筒和一所述中心单浮筒的下方。

2.根据权利要求1所述的漂浮式海上风电结构，其特征在于，所述锤挡板的直径不小于所述顶点单浮筒的直径的两倍和所述中心单浮筒的直径的两倍。

3.根据权利要求1所述的漂浮式海上风电结构，其特征在于，各所述悬链穿挂0-100吨混凝土块。

4.根据权利要求1所述的漂浮式海上风电结构，其特征在于，所述顶点单浮筒和所述中心单浮筒内分别分为两个腔室，其中一个所述腔室为固定排水舱，另一个所述腔室为调节舱，两个腔室内均设有引/排水设施。

5.根据权利要求4所述的漂浮式海上风电结构，其特征在于，所述引/排水设施由一主动结构控制系统控制，且该所述主动结构控制系统设于所述风电机组内。

6.根据权利要求1所述的漂浮式海上风电结构，其特征在于，所述风电机组内还设有一组合叶片桨距控制系统，所述组合叶片桨距控制系统连接并控制风轮上的对称推力和转矩荷载。

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