CN109334883A - 一种海上浮动式风力发电与渔业网箱养殖混合型平台 - Google Patents

一种海上浮动式风力发电与渔业网箱养殖混合型平台 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种海上浮动式风力发电与渔业网箱养殖混合型平台，涉及风能利用领域，该平台为正五边形布局，包括风机、中心立柱、顶点立柱、浮力舱、固定式渔网、收放式渔网、控制室、撑杆；正五边形的每个顶点位置布置一根顶点立柱，中心点位置布置一根中心立柱和一个浮力舱，浮力舱直接连接在中心立柱下方；相邻两个顶点立柱之间、顶点立柱与中央浮筒之间通过撑杆连接；控制室在中心立柱的上方；第i根顶点立柱为系泊立柱，两台风机分别布置在第i‑1根顶点立柱和第i+1根顶点立柱的上方，1＜i＜5；固定式渔网布置于平台的周边和底部，收放式渔网布置于中央浮筒与顶点立柱之间。提高浮式风力发电和渔业养殖融合的稳定性。

Description

一种海上浮动式风力发电与渔业网箱养殖混合型平台
技术领域
本发明涉及风能利用领域，尤其是一种海上浮动式风力发电与渔业网箱养殖混合型平台。
背景技术
近些年来，市场上出现了多型浮式基础的浮式风力机，由于海洋空间资源有限，发展混合型多功能浮式风电平台设备已成为未来的重点发展方向之一。与此同时，我国在深海网箱养殖方面也发展迅猛。
若将浮式风力发电与渔业网箱养殖融合，这一构想不仅可以节约海洋空间资源，还可以解决深海渔业网箱养殖的供电问题，但是在实际设计中，还需要解决适用性、稳定性以及在恶劣海况下生存能力的问题。
发明内容
本发明针对上述问题及技术需求，提出了一种海上浮动式风力发电与渔业网箱养殖混合型平台。
本发明的技术方案如下：
一种海上浮动式风力发电与渔业网箱养殖混合型平台，所述平台为正五边形布局，包括：风机、立柱、浮力舱、渔网、控制室、撑杆；所述立柱包括中心立柱和顶点立柱；所述渔网包括固定式渔网和收放式渔网；所述撑杆包括第一撑杆和第二撑杆；
正五边形的每个顶点位置布置一根顶点立柱，中心点位置布置一根中心立柱和一个浮力舱，所述浮力舱位于所述中心立柱的下方，所述浮力舱与所述中心立柱直接相连构成中央浮筒；
相邻两个所述顶点立柱之间以及所述顶点立柱与所述中央浮筒之间通过所述第一撑杆连接构成所述平台的主浮体，所述第一撑杆之间通过所述第二撑杆进行支撑；
所述控制室设置在所述中心立柱的上方；
五根所述顶点立柱依次编号，第i根顶点立柱为系泊立柱，两台风机分别布置在第i-1根顶点立柱和第i+1根顶点立柱的上方，1＜i＜5；
所述固定式渔网布置于所述平台的周边和底部，所述收放式渔网布置于所述中央浮筒与所述顶点立柱之间。
其进一步的技术方案为：所述平台还包括系泊缆、锚固基础和系泊轮盘；
所述系泊轮盘安装在所述系泊立柱的下方，所述系泊轮盘与所述系泊立柱之间相对自由转动；
所述系泊缆的一端系固在所述系泊轮盘上，另一端系固在所述锚固基础上。
其进一步的技术方案为：所述锚固基础采用大抓力锚、重力式锚、桩基或吸力锚中的一种。
其进一步的技术方案为：所述系泊缆采用锚链或者锚链与合成缆复合的形式。
其进一步的技术方案为：所述浮力舱为圆形凸台式。
本发明的有益技术效果是：
1、通过在顶点立柱和顶点立柱之间，顶点立柱和中央浮筒之间通过细小撑杆进行连接形成框架式结构，在为平台提供足够浮力的同时减小了平台受到的波浪力，可以减小平台在波浪中的运动，提高平台的耐波性和安全性。
2、平台具有较大的横稳心和纵稳心半径，因此该平台具有良好的稳性，作业工况下发电效率更高，恶劣海况下生存能力较强。
3、通过设置收放式渔网，将整个渔场分为多个鱼池，可根据渔种和数量对收放式渔网进行收放操作，实现鱼池的组合或分隔，进行最优化养鱼。
4、在中心立柱下方设置直径较大的浮力舱，在为平台提供足够浮力的同时，可以增加平台在垂荡方向的阻尼，从而能有效减小平台在波浪中的垂向升沉运动。
5、采用单点系泊方式，可以实现平台***的自动对风，最大限度地减小风机之间的相互干扰，提高发电效率。
6、不仅可以为风机提供支撑基础，平台本身也可以作为网箱，兼具风力发电和渔业养殖的功能，两者都能产生很好的经济效益，实现经济效益的最大化。。
附图说明
图1是本发明一个实施例提供的海上浮动式风力发电与渔业网箱养殖混合型平台的示意图。
图2是本发明一个实施例提供的固定式渔网和撑杆的示意图。
图3是本发明一个实施例提供的收放式渔网和撑杆的示意图。
图4是本发明一个实施例提供的海上浮动式风力发电与渔业网箱养殖混合型平台系泊方案的示意图。
图5是本发明一个实施例提供的系泊轮盘的示意图。
图6是本发明一个实施例提供的海上浮动式风力发电与渔业网箱养殖混合型平台主尺度的俯视图。
图7是图6中剖面A-A的示意图。
图8是图6中剖面B-B的示意图。
图9是图6中剖面C-C的示意图。
图10是图6中剖面D-D的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
图1是本发明一个实施例提供的海上浮动式风力发电与渔业网箱养殖混合型平台的示意图，如图1所示，该平台为正五边形布局，该平台包括：风机11、立柱、浮力舱3、渔网、控制室6、撑杆；立柱包括中心立柱1和顶点立柱2。结合参考图2和图3，渔网包括固定式渔网4和收放式渔网5；撑杆包括第一撑杆9和第二撑杆10。
正五边形的每个顶点位置布置一根顶点立柱2，中心点位置布置一根中心立柱1和一个浮力舱3，浮力舱3位于中心立柱1的下方，浮力舱3与中心立柱1直接相连构成中央浮筒。
可选的，浮力舱3为圆形凸台式。
在中心立柱1的下方设置直径较大的浮力舱3，在为平台提供足够浮力的同时，可以增加平台在垂荡方向的阻尼，从而能有效减小平台在波浪中的垂向升沉运动。
相邻两个顶点立柱2之间以及顶点立柱2与中央浮筒之间通过第一撑杆9连接构成平台的主浮体，第一撑杆9之间通过第二撑杆10进行支撑，提供浮力和结构强度。这种通过第一撑杆9和第二撑杆10实现的框架式结构能有效减小平台的迎浪面积，降低平台所受到的波浪力，提高平台的耐波性。
第一撑杆9为水平撑杆，第二撑杆10为斜撑杆。
控制室6设置在中心立柱1的上方。
五根顶点立柱2依次编号，第i根顶点立柱2为系泊立柱，两台风机11分别布置在第i-1根顶点立柱2和第i+1根顶点立柱2的上方，1＜i＜5。
通过在第i-1根顶点立柱2和第i+1根顶点立柱2的上方布置风机11，使得风机11对称分布在系泊立柱的两边，一方面保证了风机11之间有较大的空隙，另一方面可以使得平台平衡，提高平台的稳定性。
可选的，风机11为5MW风机。
固定式渔网4布置于平台的周边和底部，收放式渔网5布置于中央浮筒与顶点立柱2之间，形成可养殖多个品种鱼类的大型渔业养殖基地。
平台的周边和底部布置固定式渔网4，中央浮筒和顶点立柱2通过撑杆连接构成的框架上安装电动收放的收放式渔网5，形成一个具有多个鱼池的渔业养殖基地，根据鱼类品种和数量，可对渔网进行收放操作，合理优化鱼池的数量和大小。
可选的，结合参考图4和图5，该平台还包括：系泊缆7、锚固基础8和系泊轮盘12。
系泊轮盘12安装在系泊立柱的下方，系泊轮盘12与系泊立柱之间相对自由转动。
系泊缆7的一端系固在系泊轮盘12上，另一端系固在锚固基础8上。
平台采用单点系泊进行定位，通过系泊缆7将平台的系泊立柱与海底的锚固基础8进行连接，保证平台可随风浪流方向的变化而绕系泊立柱转动方向。
采用单点系泊方案，可以实现平台***的自动对风，最大限度地减小风机11之间的相互干扰，提高发电效率。
可选的，锚固基础8采用大抓力锚、重力式锚、桩基或吸力锚中的一种。
可选的，系泊缆7采用锚链或者锚链与合成缆复合的形式。
在实际应用中，平台呈正多边形布局，根据平台功能要求的风机数量和船级社规范要求的各风机之间的相对距离确定边数和主尺度，本发明实施例中采用正五边形布局，布置两台风机11。
表1示出了海上浮动式风力发电与渔业网箱养殖混合型平台主尺度中参数与符号的对应关系以及给出了一组示例性的尺度参数：
表1
参数 符号 单位 数值
平台长度 L m 162.80
平台宽度 B m 171.20
立柱直径 D1 m 8.00
浮力舱直径 D2 m 40.00
第一撑杆直径 D3 m 3.00
第二撑杆直径 D4 m 2.00
立柱高度 h1 m 30.00
浮力舱高度 h2 m 6.00
平台深度 H m 43.00
平台吃水 D m 33.00
中心立柱和顶点立柱的间距 R m 90.00
结合参考图6至图10，图6示出了海上浮动式风力发电与渔业网箱养殖混合型平台主尺度的俯视图，图7至图10分别示出了图6中剖面A-A、剖面B-B、剖面C-C、剖面D-D的示意图。其中，L1表示相邻顶点立柱2之间的距离，L2表示相邻两个顶点立柱2与中心立柱1的中点连线的长度，L3表示顶点立柱2和中心立柱1的中点与相邻两个顶点立柱2的中点连线的长度。
另外，对于本发明实施例中的海上浮动式风力发电与渔业网箱养殖混合型平台，示例性的，表2中给出了该平台涉及的稳性参数：
表2
参数 符号 单位 数值
重心高度(距浮力舱底部) GZ m 26.54
浮心高度(距浮力舱底部) BZ m 11.35
横稳心高度 GMX m 34.38
纵稳心高度 GMY m 34.38
示例性的，表3中给出了一组该平台涉及的自然周期参数：
表3
升沉(s) 横摇(s) 纵摇(s)
22.0 22.0 21.0
本发明实施例中提供的海上浮动式风力发电与渔业网箱养殖混合型平台在顶点立柱2与顶点立柱2之间，顶点立柱2和中央浮筒之间通过细小撑杆进行连接形成框架式结构，在为平台提供足够浮力的同时减小了平台受到的波浪力，可以减小平台在波浪力中的运动，提高平台的耐波性和安全性。
本发明实施例中的平台具有较大的横稳心和纵稳心半径，因此平台具有良好的稳性，作业工况下发电效率更高，恶劣海况下生存能力较强。
平台设置有收放式渔网5，将整个渔场分为多个鱼池，可根据渔种的数量对收放式渔网5进行收放操作，实现鱼池的组合或分隔，进行最优化养鱼。
本发明实施例中的平台不仅为风机11提供支撑基础，平台本身也可以作为网箱，兼具风力发电和渔业养殖的功能，不仅节约了海洋空间资源，而且两者都能产生很好的经济效益，实现经济效益的最大化。
以上所述的仅是本发明的优先实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种海上浮动式风力发电与渔业网箱养殖混合型平台，其特征在于，所述平台为正五边形布局，包括：风机、立柱、浮力舱、渔网、控制室、撑杆；所述立柱包括中心立柱和顶点立柱；所述渔网包括固定式渔网和收放式渔网；所述撑杆包括第一撑杆和第二撑杆；
正五边形的每个顶点位置布置一根顶点立柱，中心点位置布置一根中心立柱和一个浮力舱，所述浮力舱位于所述中心立柱的下方，所述浮力舱与所述中心立柱直接相连构成中央浮筒；
相邻两个所述顶点立柱之间以及所述顶点立柱与所述中央浮筒之间通过所述第一撑杆连接构成所述平台的主浮体，所述第一撑杆之间通过所述第二撑杆进行支撑；
所述控制室设置在所述中心立柱的上方；
五根所述顶点立柱依次编号，第i根顶点立柱为系泊立柱，两台风机分别布置在第i-1根顶点立柱和第i+1根顶点立柱的上方，1＜i＜5；
所述固定式渔网布置于所述平台的周边和底部，所述收放式渔网布置于所述中央浮筒与所述顶点立柱之间。
2.根据权利要求1所述的海上浮动式风力发电与渔业网箱养殖混合型平台，其特征在于，所述平台还包括系泊缆、锚固基础和系泊轮盘；
所述系泊轮盘安装在所述系泊立柱的下方，所述系泊轮盘与所述系泊立柱之间相对自由转动；
所述系泊缆的一端系固在所述系泊轮盘上，另一端系固在所述锚固基础上。
3.根据权利要求2所述的海上浮动式风力发电与渔业网箱养殖混合型平台，其特征在于，所述锚固基础采用大抓力锚、重力式锚、桩基或吸力锚中的一种。
4.根据权利要求2所述的海上浮动式风力发电与渔业网箱养殖混合型平台，其特征在于，所述系泊缆采用锚链或者锚链与合成缆复合的形式。
5.根据权利要求1至4任一所述的海上浮动式风力发电与渔业网箱养殖混合型平台，其特征在于，所述浮力舱为圆形凸台式。
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