CN107963186A - 一种用于海风发电的半潜式漂浮基础及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于海风发电的半潜式漂浮基础及其工作方法。该漂浮基础包括底部平台和浮筒；所述底部平台为Y形空腔结构，包括三个支座；所述浮筒竖直设置在支座的末端；所述底部平台内部的空腔构成压载舱；所述支座末端的空腔构成平衡舱，所述浮筒与所述平衡舱连通设置；三个平衡舱通过平衡舱控制管路联通；所述压载舱和平衡舱控制管路均与外界连通。本发明所述用于海风发电的半潜式漂浮基础，基于国内海上风能环境设计，适用于深海海域，有效地利用了风能，有利于节省能源和保护环境，适用范围广泛。

Description

一种用于海风发电的半潜式漂浮基础及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种用于海风发电的半潜式漂浮基础及其工作方法，属于风力发电的技术领域。

背景技术

随着全球化石能源日益枯竭和气候变暖现象的加剧，采取必要措施改善世界气候环境已经成为世界性的迫切问题。世界上大部分的发达国家都在进行可再生能源利用的研究或者寻找新的清洁能源。其中氢能、风能、太阳能、波浪能、潮流能等清洁能源都是各国科学家目前研究的热点。其中风能研究的发展尤为迅猛，现如今已经成为最具有商业化发展前景的发电方式之一。随着全球风力发电技术的不断发展，陆上风力发电机组已经批量生产，大量风力发电站已经实现并网使用。而海面上的风能资源比起陆地明显更为丰富，海上平均风速远大于陆地风速。因此海上风力发电的相关研究已经成为风电行业最近的研究和应用热点。

对于中国来说，中国的海岸线长达1.8万公里，海域面积十分辽阔，其中东南沿海及南海区域是我国最大风能资源区：风能密度在以上的有效风力出现时间占到了80％～85％，风速大于等于8m/s的有效风力全年出现时间约为7000～8000h；海风发电远离陆地，不会对人们生活造成影响，同时较深海区域平均风速远大于陆地风速，可开发的前景好。

用于风力发电的海面漂浮基础不同于普通的漂浮基础，由于风扇叶片的不间断的旋转运动以及复杂海况的多变，特别是深海海域，对用于风力发电的海面漂浮基础提出了更高的要求，对稳定性、耐候性、平衡性、灵活性等提出了更高的要求；另外，我国海域面积辽阔，海况更是复杂多变，对风力发电设备的要求尤为苛刻。

中国专利授权公告号203419250U公开了一种新型半潜式浮式海上风电平台；该浮动平台由连接段兼中间浮筒，***上部三个浮箱、***下部三个浮箱、二组阻尼板、电缆和一套锚泊***组成，各浮箱通过连接段或桁架结构固定连接在一起。该浮动平台只能提供固定不变的浮力；无法对各个浮点的浮力大小实现灵活控制，其稳定性和灵活性较差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于海风发电的半潜式漂浮基础。

本发明还提供一种上述半潜式漂浮基础的工作方法。

本发明的技术方案为：

一种用于海风发电的半潜式漂浮基础，包括底部平台和浮筒；所述底部平台为Y形空腔结构，包括三个支座；所述浮筒竖直设置在支座的末端；所述底部平台内部的空腔构成压载舱；所述支座末端的空腔构成平衡舱，所述浮筒与所述平衡舱连通设置；三个平衡舱通过平衡舱控制管路联通；所述压载舱和平衡舱控制管路均与外界连通。

根据本发明优选的，所述半潜式漂浮基础上还设置有水平仪；所述平衡舱控制管路上设置有水泵；所述水平仪和水泵分别与控制器连接。

根据本发明优选的，所述底部平台的底部设置有凸缘，所述凸缘环绕所述底部平台一周构成垂荡板。所述垂荡板用以抵抗底部平台的纵摇和垂荡运动。

根据本发明优选的，所述三个支座之间的夹角为120°。

根据本发明优选的，所述三个支座分别通过锚链与锚连接。

根据本发明优选的，所述底部平台的中心位置设置有塔基。所述塔基用于与发电塔的连接。

根据本发明优选的，平衡舱控制管路通过进水排水管路与外界连通。

一种上述半潜式漂浮基础的工作方法，包括步骤如下：

1)半潜式漂浮基础投放海水中后，依靠自身重力作用，所述压载舱内注入海水，为整个半潜式漂浮基础提供压载；提供压载后，降低整个漂浮基础的重心，提高整个风力机组对冲击载荷的稳定性。

2)所述水平仪测试漂浮基础的水平状态，如果漂浮基础不是水平状态，所述控制器控制开启所述水泵，实现三个平衡舱之间的水交换，直至整个漂浮基础达到水平状态。

所述平衡舱一方面起到提供压载的作用，另一方面也可以改变三个浮筒位置的浮力大小，三个平衡舱之间通过平衡舱控制管路联通并与压载舱隔离，在不与外界海水交换的前提下，利用安装在塔架底部的控制***，改变每个浮筒的排水体积。

本发明的有益效果为：

1.本发明所述用于海风发电的半潜式漂浮基础，基于国内海上风能环境设计，适用于深海海域，有效地利用了风能，有利于节省能源和保护环境，适用范围广泛；

2.本发明所述用于海风发电的半潜式漂浮基础，采用三角支座的形式，提高了平台的抵抗力，通过对各个浮筒排水体积的控制，提高平台的稳定性(漂浮基础在海面上会承受来自风浪的力矩，通过控制***调整三个浮筒底部平衡舱水的体积抵消上述力矩)。

附图说明

图1为本发明所述半潜式漂浮基础的结构示意图；

图2为本发明所述半潜式漂浮基础的剖视图；

图3为本发明所述半潜式漂浮基础在水中的使用状态图；

图4为本发明所述半潜式漂浮基础与发电装置相配合的使用状态图；

图5为本发明所述半潜式漂浮基础的俯视图；

其中，1、浮筒；2、塔基；3、底部平台；4、垂荡板；5、平衡舱；6、压载舱；7、进水排水管路；8、平衡舱控制管路；9、锚链；10、锚。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1

如图1-图2，图4、图5所示。

一种用于海风发电的半潜式漂浮基础，包括底部平台3和浮筒1；所述底部平台3为Y形空腔结构，包括三个支座；所述浮筒1竖直设置在支座的末端；所述底部平台3内部的空腔构成压载舱6；所述支座末端的空腔构成平衡舱5，所述浮筒1与所述平衡舱5连通设置；三个平衡舱5通过平衡舱控制管路8联通；所述压载舱6和平衡舱控制管路8均与外界连通。

所述半潜式漂浮基础上还设置有水平仪；所述平衡舱控制管路8上设置有水泵；所述水平仪和水泵分别与单片机连接。

所述三个支座之间的夹角为120°；平衡舱控制管路8通过进水排水管路7与外界连通。

实施例2

如实施例1所述的用于海风发电的半潜式漂浮基础，进一步的，所述底部平台3的底部设置有凸缘，所述凸缘环绕所述底部平台3一周构成垂荡板4。所述垂荡板4用以抵抗底部平台的纵摇和垂荡运动。

实施例3

如实施例1所述的用于海风发电的半潜式漂浮基础，进一步的，所述三个支座分别通过锚链9与锚10连接。所述底部平台的中心位置设置有塔基2。所述塔基2用于与发电塔的连接。四周的浮筒1能够削弱海浪对立柱的冲击，延长风力机组的使用寿命。

实施例4

如图3所示。

一种上述半潜式漂浮基础的工作方法，包括步骤如下：

1)半潜式漂浮基础投放海水中后，依靠自身重力作用，所述压载舱6内注入海水，为整个半潜式漂浮基础提供压载；提供压载后，降低整个漂浮基础的重心，提高整个风力机组对冲击载荷的稳定性。

2)所述水平仪测试漂浮基础的水平状态，如果漂浮基础不是水平状态，所述控制器控制开启所述水泵，实现三个平衡舱5之间的水交换，直至整个漂浮基础达到水平状态。

所述平衡舱5一方面起到提供压载的作用，另一方面也可以改变三个浮筒位置的浮力大小，三个平衡舱5之间通过平衡舱控制管路8联通并与压载舱6隔离，在不与外界海水交换的前提下，利用安装在塔架底部的控制***，改变每个浮筒1的排水体积。

Claims (6)

1.一种用于海风发电的半潜式漂浮基础，其特征在于，包括底部平台和浮筒；所述底部平台为Y形空腔结构，包括三个支座；所述浮筒竖直设置在支座的末端；所述底部平台内部的空腔构成压载舱；所述支座末端的空腔构成平衡舱，所述浮筒与所述平衡舱连通设置；三个平衡舱通过平衡舱控制管路联通；所述压载舱和平衡舱控制管路均与外界连通。

2.根据权利要求1所述的用于海风发电的半潜式漂浮基础，其特征在于，所述半潜式漂浮基础上还设置有水平仪；所述平衡舱控制管路上设置有水泵；所述水平仪和水泵分别与控制器连接。

3.根据权利要求1所述的用于海风发电的半潜式漂浮基础，其特征在于，所述底部平台的底部设置有凸缘，所述凸缘环绕所述底部平台一周构成垂荡板。

4.根据权利要求1所述的用于海风发电的半潜式漂浮基础，其特征在于，所述三个支座之间的夹角为120°。

5.根据权利要求1所述的用于海风发电的半潜式漂浮基础，其特征在于，所述三个支座分别通过锚链与锚连接；所述底部平台的中心位置设置有塔基；平衡舱控制管路通过进水排水管路与外界连通。

6.一种如权利要求1-5任意一项所述半潜式漂浮基础的工作方法，其特征在于，包括步骤如下：

1)半潜式漂浮基础投放海水中后，依靠自身重力作用，所述压载舱内注入海水，为整个半潜式漂浮基础提供压载；

2)所述水平仪测试漂浮基础的水平状态，如果漂浮基础不是水平状态，所述控制器控制开启所述水泵，实现三个平衡舱之间的水交换，直至整个漂浮基础达到水平状态。