一种适用于深远海风力发电机的漂浮式平台

技术领域

本发明涉及海上风力发电漂浮式平台，具体涉及一种适用于深远海风力发电机的漂浮式平台。

背景技术

大规模开发海上风电是新能源开发和利用的必然趋势。我国海上风能总储量超过2000GW，其中深远海风能储量占比达60％以上，深远海风电开发潜力巨大。相比固定式风电，海上漂浮式风电具有海域适用范围广、对海底地质条件的限制少等优势，特别是在深远海区域还具有更显著的成本优势，使得海上漂浮式风电逐渐成为深远海风电开发的首选技术路线。在我国海上风电深远海化、大型化的显著趋势下，积极探索几十兆瓦级新型海上漂浮式风电技术路线，抢占未来风电技术前沿，意义重大。目前，适用于深远海风力发电机的漂浮式平台一般配备有主动偏航机构。但是，由于深远海风力发电机组的漂浮式平台重量较大，因此需要配备大容量的偏航机构，这样就存在偏航系统体积重量大、偏航载荷大等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种适用于深远海风力发电机的漂浮式平台，本发明旨在采用单点系泊实现的被动偏航来解决传统风力发电偏航系统大重量、控制复杂、高成本的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种适用于深远海风力发电机的漂浮式平台，包括呈三角形柱状结构的漂浮式平台本体，所述漂浮式平台本体的三个角中两个角的顶面上设有用于安装风力发电机组的支撑底座，剩余一个角的底面或者侧壁上连接有单点系泊组件，所述单点系泊组件与漂浮式平台本体之间单点连接以用于实现漂浮式平台本体的被动偏航。

可选地，所述漂浮式平台本体包括均为三角形结构且平行布置的上层结构体和下层结构体，所述上层结构体和下层结构体两者的每一对角之间均连接有一个沿竖直方向布置的圆柱体连杆，所述上层结构体、下层结构体和圆柱体连杆均为空心结构，且三个圆柱体连杆中两个圆柱体连杆的顶面设有用于安装风力发电机组的支撑底座，剩余的一个圆柱体连杆底面或者侧壁上连接有单点系泊组件。

可选地，设有支撑底座的两个圆柱体连杆的底部设有减摇板，所述减摇板相对支撑底座倾斜布置且两个减摇板的倾斜方向相反以实现对海浪垂荡和纵摇的平衡。

可选地，所述减摇板的横截面为翼型。

可选地，所述上层结构体由三根空心的上层长方体连杆构成，每一个上层长方体连杆作为三角形结构的一个边且两端各与一个圆柱体连杆相连；所述下层结构体由三根空心的下层长方体连杆构成，每一个下层长方体连杆作为三角形结构的一个边且两端各与一个圆柱体连杆相连。

可选地，所述单点系泊组件包括一根或多根缆绳，所述缆绳的一端连接在同一个圆柱体连杆的底部的轴承或者圆环上、另一端用于通过锚或安装固定在水底以系泊漂浮式平台。

可选地，所述支撑底座的直径大于圆柱体连杆的直径，且所述支撑底座的底部通过一锥台与圆柱体连杆的顶部相连，所述锥台的顶面直径与支撑底座的直径相同、底面直径与圆柱体连杆的直径相同。

可选地，所述支撑底座和锥台为相互连通的空心圆柱体结构。

可选地，所述漂浮式平台本体的三个角中两个角的顶面上位于两个支撑底座之间的设有用于牵引支撑底座上安装的L型支臂以调节L型支臂上安装的风机重心高度的卷扬机构，所述L型支臂具有一长一短的两个力臂，所述L型臂的中部通过转轴与支撑底座转动连接，所述L型臂中较长的力臂为用于风机、较短的力臂与卷扬机构的牵引绳相连。

可选地，所述L型臂中较短的力臂上设有配重水箱，所述配重水箱上设有电子排水阀以及带有水泵的进水口以用于受控调节配重水箱中的水容量。

和现有技术相比，本发明主要具有下述优点：

1、本发明包括呈三角形柱状结构的漂浮式平台本体，所述漂浮式平台本体的三个角中两个角的顶面上设有用于安装风力发电机组的支撑底座，剩余一个角的底面或者侧壁上连接有单点系泊组件，单点系泊组件与漂浮式平台本体之间单点连接以用于实现漂浮式平台本体的被动偏航，通过上述布置，使得单点系泊组件对漂浮式平台本体产生牵引力的时候，三角形柱状结构的漂浮式平台本体会以单点系泊组件的连接点作为基准点实现的被动偏航，从而可以简化主动偏航系统，解决传统风力发电偏航系统大重量、控制复杂、高成本的问题。

2、本发明的漂浮式平台本体的三个角中两个角的顶面上设有用于安装风力发电机组的支撑底座，使得漂浮式平台本体可安装两台风力发电单元，提升单个漂浮式平台的发电容量。

附图说明

图1为本发明实施例漂浮式平台的结构示意图。

图2为本发明实施例漂浮式平台的减摇板布局结构示意图。

图例说明：1、上层结构体；11、上层长方体连杆；12、卷扬机构；13、配重水箱；2、下层结构体；21、下层长方体连杆；3、圆柱体连杆；31、支撑底座；32、锥台；4、单点系泊组件；5、减摇板。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实施例提供一种适用于深远海风力发电机的漂浮式平台，包括呈三角形柱状结构的漂浮式平台本体，漂浮式平台本体的三个角中两个角的顶面上设有用于安装风力发电机组的支撑底座31，剩余一个角的底面或者侧壁上连接有单点系泊组件4，单点系泊组件4与漂浮式平台本体之间单点连接以用于实现漂浮式平台本体的被动偏航，通过上述布置，使得单点系泊组件4对漂浮式平台本体1产生牵引力的时候，三角形柱状结构的漂浮式平台本体会以单点系泊组件的连接点作为基准点实现的被动偏航，从而可以简化主动偏航系统，解决传统风力发电偏航系统大重量、控制复杂、高成本的问题。漂浮式平台本体的三个角中两个角的顶面上设有用于安装风力发电机组的支撑底座31，使得漂浮式平台本体可安装两台风力发电单元，能有效提升单个漂浮式平台的发电容量。

如图1和图2所示，本实施例的漂浮式平台本体包括均为三角形结构且平行布置的上层结构体1和下层结构体2，上层结构体1和下层结构体2两者的每一对角之间均连接有一个沿竖直方向布置的圆柱体连杆3，上层结构体1、下层结构体2和圆柱体连杆3均为空心结构，且三个圆柱体连杆3中两个圆柱体连杆3的顶面设有用于安装风力发电机组的支撑底座31，剩余的一个圆柱体连杆3底面或者侧壁上连接有单点系泊组件4，采用上下两层的三角形漂浮平台结构解决了传统漂浮平台运输、安装困难，稳定性差的问题。为了简化上层结构体1，参见图1，本实施例中上层结构体1直接将圆柱体连杆3作为了上层结构体1的结构体，使得上层结构体1只需要三根空心的上层长方体连杆11即可，具有结构简单、结构轻量的优点，由于圆柱体连杆3、上层长方体连杆11都是杆状结构，便于运输和安装。本实施例中下层结构体2直接将圆柱体连杆3作为了下层结构体2的结构体，使得下层结构体2只需要三根空心的下层长方体连杆21即可，具有结构简单、结构轻量的优点，由于圆柱体连杆3、上层长方体连杆11、下层长方体连杆21都是杆状结构，便于运输和安装。

如图1和图2所示，本实施例中设有支撑底座31的两个圆柱体连杆3的底部设有减摇板5，减摇板5相对支撑底座31倾斜布置且两个减摇板5的倾斜方向相反以实现对海浪垂荡和纵摇的平衡，减摇板5沿着两个圆柱体连杆3的连线方向倾斜布置，且两个减摇板5的倾斜方向相反，两个减摇板5会相对单点系泊组件4的连接点左右对称，受到海浪冲击时，倾斜方向相反的减摇板5会将冲击力分解的分力对冲抵消，使得稳定性更好，两个减摇板5的平衡效果最大化，从而有效抑制海浪垂荡和纵摇的问题。

本实施例中，减摇板5的横截面为翼型，翼型为借鉴了飞机以及风力机的叶片结构，利用其表面的曲面结构，能够有效分散海浪对减摇板5的冲击，一方面可以提升减摇板5的寿命，另一方面也可以降低海浪对漂浮式平台的冲击，提升漂浮式平台的稳定性。

如图1和图2所示，本实施例中上层结构体1由三根空心的上层长方体连杆11构成，每一个上层长方体连杆11作为三角形结构的一个边且两端各与一个圆柱体连杆3相连；下层结构体2由三根空心的下层长方体连杆21构成，每一个下层长方体连杆21作为三角形结构的一个边且两端各与一个圆柱体连杆3相连。

如图2所示，本实施例中单点系泊组件4包括多根缆绳(可为一根)，缆绳的一端连接在同一个圆柱体连杆3的底部的轴承或者圆环上、另一端用于通过锚或安装固定在水底以系泊漂浮式平台。

如图1和图2所示，本实施例中上支撑底座31的直径大于圆柱体连杆3的直径，且支撑底座31的底部通过一锥台32与圆柱体连杆3的顶部相连，锥台32的顶面直径与支撑底座31的直径相同、底面直径与圆柱体连杆3的直径相同。通过上述结构，使得锥台32的侧面在收到海浪的冲击时，受力会形成平面和纵向两个方向的分力，利用不同方向的水平分力可实现水平分力的相互抵消，有利于提升漂浮式平台的稳定性。本实施例中，支撑底座31和锥台32为相互连通的空心圆柱体结构，可减轻重量、提升浮力。

如图1和图2所示，本实施例中上漂浮式平台本体的三个角中两个角的顶面上位于两个支撑底座31之间的设有用于牵引支撑底座31上安装的L型支臂(图中省略未绘出)以调节L型支臂上安装的风机重心高度的卷扬机构12，L型支臂具有一长一短的两个力臂，L型臂的中部通过转轴与支撑底座31转动连接，L型臂中较长的力臂为用于风机、较短的力臂与卷扬机构12的牵引绳相连。本实施例中，L型臂中较短的力臂上设有配重水箱13，配重水箱13上设有电子排水阀以及带有水泵的进水口以用于受控调节配重水箱13中的水容量。配重水箱13内部储存海水，使得配重支臂2以及配重水箱13两者构成的支臂，与机组支臂1及其末端安装机舱以及叶轮组构成的另一侧的支臂的重量相近(但不相等)，减少左右两侧力矩差，能够降低L型支臂的应力。而且采用配重支臂2端部固定配重水箱13的方式，通过调节升降收放过程中配重水箱13内部海水容量，改善整个L型支臂的质量分配，解决L型支臂升降收放过程中系统载荷和支臂所受应力过大的问题。

综上所述，本实施例包括均为三角形结构且平行布置的上层结构体和下层结构体，上层结构体和下层结构体两者的每一对角之间均连接有一个沿竖直方向布置的圆柱体连杆，通过上述结构形成双层三角形的总体结构，具有结构稳固性好的优点，可拥有更长的使用年限，可分开运输各个部件然后再组装以便于运输和安装。本实施例上层结构体、下层结构体和圆柱体连杆均为空心结构，实现了轻量化设计，既可以减少结构体的重量，又可以利用中空结构来实现漂浮式平台的漂浮，不需要额外的浮力结构，降低了传统漂浮式平台的重量，可简化结构的设计，节约了成本。本实施例三个圆柱体连杆中一个圆柱体连杆的底部设有单点系泊组件，利用单点系泊组件来固定漂浮式平台，有利于简化平台结构。本实施例三个圆柱体连杆中一个圆柱体连杆的底部设有单点系泊组件、另外两个圆柱体连杆的底部设有平衡板，当单点系泊组件收到牵引时，利用平衡板可实现另外两个圆柱体连杆之间的平衡，能够提升漂浮式平台稳定性。本实施例的上层结构体可安装两台风力发电单元，以提升单个漂浮式平台的发电容量。本实施例适用于深远海风力发电机的漂浮式平台具有轻量化、长寿命、低成本的优点，能够解决现有漂浮式平台存在尺寸重量大、运输成本高、稳定性差、使用年限短等问题，尤其适用于深远海大容量的风力发电机组的漂浮式平台，可为深远海风电资源的大规模开发奠定基础。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。