CN114408110A - 一种抗强风的全潜式风电平台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及风力发电技术领域,一种抗强风的全潜式风电平台,全潜式风电平台包括支撑柱、多个侧向浮筒、浮桥组和系泊***;多个所述侧向浮筒围绕在主支撑柱外侧,且每个侧向浮筒与主支撑柱之间通过浮桥组固定连接;所述系泊***连接在侧向浮筒底部,并将每个侧向浮筒、浮桥组和主支撑柱固定在水面以下。本发明的优点是全潜式风电平台结构整体性强,工作状态下全潜式风电平台整***于水面以下,降低了平台在风浪作用下的各向位移,并且通过系泊***进一步提升全潜式风电平台的抗风能力和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域,尤其涉及一种抗强风的全潜式风电平台。
背景技术
随着全球化石能源的枯竭和碳排放总量控制政策的落实,风电已成为各国主要发展的可再生能源之一。与陆上风电相比,海上风电具有受地形影响小、对环境影响小以及海上风速高且相对稳定等优点。我国海岸线长,海域广,海上风力资源可观,海上风电从近海走向深远海已成为必然趋势,海上风电平台的需求也日益迫切。
东南沿海是过我国未来海上风电开发的重点区域,近年来,极端天气频发,超强台风屡见不鲜。强风浪作用下,海上风电平台各自由度上的位移会显著加大,结构稳定性和安全性难以保证。
发明内容
本发明所要解决的是在台风和海浪共同作用下,风电平台出现运动幅度过大的技术问题,提供了一种将风电平台安装在水下,提升风电平台的整体刚性和稳定性的抗强风的全潜式风电平台。
为本发明之目的,采用以下技术方案予以实现:
一种抗强风的全潜式风电平台,包括支撑柱、多个侧向浮筒、浮桥组和系泊***;主;多个所述侧向浮筒围绕在主支撑柱外侧,且每个侧向浮筒与主支撑柱之间通过浮桥组固定连接;所述系泊***连接在侧向浮筒底部,并将每个侧向浮筒、浮桥组和主支撑柱固定在水面以下。通过主支撑柱和多个侧向浮筒增强全潜式风电平台的结构整体刚性,通过系泊***便于将整个风电平台固定在水下,减少风浪荷载,提升全潜式风电平台整体稳定性。
作为优选,所述浮桥组包括上部浮桥和下部浮桥;每个所述侧向浮筒的上部通过上部浮桥与主支撑柱连接,每个所述侧向浮筒的下部通过下部浮桥与主支撑柱连接。通过上部浮桥和下部浮桥进一步增加风电平台整体刚性。
作为优选,每个所述侧向浮筒的上部设有中空的浮桥浮力舱;每个侧向浮筒的下部设有用于填入压载物的可变式压载舱。通过浮桥浮力舱和可变式压载舱能够调节侧向浮筒的浮力,进一步便于提升侧向浮筒的稳定性。
作为优选,所述主支撑柱的底部和下部浮桥内分别设有的固定式压载舱,所述固定式压载舱内填充有固定的压载物。通过固定式压载舱使主支撑柱的重心低于浮心,利于稳定。
作为优选,每个所述侧向浮筒的顶部低于所述主支撑柱的顶部,且每个侧向浮筒的顶部与主支撑柱的顶部之间均连接有加强支撑杆。通过加强支撑杆进一步加强侧向浮筒的顶部与主支撑柱的顶部之间的连接,提升结构的整体刚性。
作为优选,每个所述上部浮桥与主支撑柱之间均设置加劲肋。通过加劲肋防止连接处疲劳破坏。
作为优选,多个所述侧向浮筒的数量为四个,四个侧向浮筒对称设置在主支撑柱外侧,且任意相邻两个侧向浮筒之间的夹角为90°。通过四个侧向浮筒呈十字形排列,进一步提升全潜式风电平台的稳定性。
作为优选,所述系泊***包括多根张力筋腱和多根锚链;每个所述侧向浮筒的底部至少设置有一个导缆孔;一根所述张力筋腱的顶端连接至所述导缆孔上;张力筋腱的底端连接至海底的锚固桩;所述侧向浮筒的底部至少与一根锚链的顶端固定连接;锚链的底端连接至海底的锚固桩,且锚链底端位于张力筋腱底端外侧。通过系泊***将全潜式风电平台固定在水面以下,以降低波浪力,同时减少水体对撑杆构件的抨击作用。
作为优选,每个所述导缆孔的外圈均涂有用于隔离海水的密封胶。
附图说明
图1为本发明的全潜式风机平台的结构示意图。
图2为本发明的全潜式风机平台的俯视图。
图3为本发明中侧向浮筒的结构示意图。
图4为本发明主支撑柱的结构示意图。
其中:301-加强支撑杆、302-上部浮桥、303-侧向浮筒、304-主支撑柱、305-加劲肋、306-下部浮桥、307-导缆孔、308-浮力舱、309-可变式压载舱、310-固定式压载舱、4-系泊***、401-张力筋腱、402-锚链。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
如图1和图2所示,一种抗强风的全潜式风电平台,包括主支撑柱304、多个侧向浮筒303、浮桥组和系泊***4;多个侧向浮筒303围绕在主支撑柱304外侧,且每个侧向浮筒303与主支撑柱304之间通过浮桥组固定连接;系泊***4连接在侧向浮筒303底部,且系泊***4将主支撑柱304、多个侧向浮筒303和浮桥组固定在水面以下,从而使整个全潜式风电平台潜入水中。通过主支撑柱304和多个侧向浮筒303增强全潜式风电平台的连接强度,从而进一步提升全潜式风电平台的整体刚性,通过系泊***4便于将全潜式风电平台固定在水下,减少风浪拍打,提升风电平台的稳定性。
如图1和图2所示,多个侧向浮筒303的数量为四个,四个侧向浮筒303对称设置在主支撑柱304外侧,主支撑柱304位于四个侧向浮筒303的中心,且任意相邻两个侧向浮筒303之间的夹角为90°,使整个全潜式风电平台呈十字形排列,通过四个侧向浮筒303呈十字形排列,进一步提升全潜式风电平台的稳定性。浮桥组包括四根上部浮桥302和呈十字形的下部浮桥306;上部浮桥302和下部浮桥306都采用扁平型箱梁结构制成,防止在全潜式风电平台在系泊***4巨大张力作用下变形。上部浮桥302呈中空状,上部浮桥302采用扁平型箱梁结构制成,从而使上部浮桥302具有一定的浮力,下部浮桥306内部设有固定式压载舱310结构。每个侧向浮筒303的上部与主支撑柱304之间通过一根上部浮桥302连接。
下部浮桥306的中心套设在主支撑柱304的底部,每个侧向浮筒303的下部与主支撑柱304下部之间通过下部浮桥306上的一根支桥固定连接。通过上部浮桥302和下部浮桥306进一步增加侧向浮筒303和主支撑柱304之间的连接强度。每个侧向浮筒303的顶部低于主支撑柱304的顶部,且每个侧向浮筒303的顶部与主支撑柱304的顶部之间均连接有加强支撑杆301。通过加强支撑杆301进一步加强侧向浮筒303的顶部与主支撑柱304的顶部之间的连接强度。每个上部浮桥302与主支撑柱304之间均设置有加劲肋305。通过加劲肋305防止连接处疲劳破坏。侧向浮筒303、主支撑柱304、浮桥组、加强支撑杆301均采用钢结构制成。
如图3所示,每个侧向浮筒303呈圆柱状,每个侧向浮筒303的上部设有呈中空的浮力舱308;每个侧向浮筒303的下部设有用于填入压载物的可变式压载舱309,填入的压载物为海水,通过可变式压载舱309内填入的海水量来增大可变式压载舱309的压载,使整个全潜式风电平台的重心降低至浮心以下的更低位置,避免了重心上移而降低平台的稳定性的问题,能够更好的控制侧向浮筒303,防止侧向浮筒303浮出水面。通过浮桥浮力舱308和可变式压载舱309能够调节侧向浮筒303的重心,进一步便于提升侧向浮筒303的稳定性,从而提升风电平台3的整体稳定性。
如图4所示,主支撑柱304的底部和下部浮桥306内分别设有的固定式压载舱310,在主支撑柱304的固定式压载舱310内注入混凝土压舱,能够使主支撑柱304重心低于浮心,利于稳定。下部浮桥306内填充有固定的压载物,固定的压载物为混凝土、砂子或矿石材料,通过压载物将下部浮桥306内的固定式压载舱310填满,使下部浮桥306成为实心结构,能够起到承载的作用,便于进一步将全潜式风电平台固定在水面下方,防止全潜式风电平台浮出水面。通过固定式压载舱310便于使主支撑柱304的重心低于浮心,利于稳定。固定式压载舱310的密度大于可变式压载舱309的密度。
如图1和图2所示,系泊***4包括四根张力筋腱401和四根锚链402;每个侧向浮筒303的底部设置有一个导缆孔307;每个导缆孔307的外圈均涂有用于隔离海水的密封胶,以减少海水腐蚀,降低其性能。一根张力筋腱401的顶端连接至导缆孔307上;张力筋腱401的底端连接有固定锚,通过固定锚至海底的锚固桩上。张力筋腱401采用CFRP材料,该材料耐腐蚀耐疲劳弹性模量大,相对钢制张力筋腱可减少根数,降低材料和建造成本。通过张力筋腱401实现竖向的系泊固定,提升竖向的连接强度和刚度,提升全潜式风电平台的整体刚性。
侧向浮筒303的底部至少与一根锚链402的顶端固定连接;锚链402的底端连接至海底的锚固桩上,且锚链402底端位于张力筋腱401底端外侧。通过锚链402围绕张力筋腱401环向设置,提升水平向的连接强度和刚度。锚链402还可以通过采用钢丝缆的形式固定连接。通过调节张力筋腱401的张力来控制结构的整体刚度和自振频率,减少结构与风浪载荷的共振。通过环向设置四根锚链402系泊,使平台具有良好的竖向和水平刚度。通过系泊***4将全潜式风电平台固定在水面以下,提升了全潜式风电平台和系泊***4之间的连接强度,从而进一步提升了全潜式风电平台的整体稳定性。
张力筋腱401采用CFRP材质,提高张力筋腱401的耐久性,防止断裂。在拖航过程中侧向浮筒303浮出水面,风电平台3被托运到安装地点后,将缆绳通过预留的孔道或预留点一端锚固在位于海底的锚固桩上。另一端则直接连接在绞缆机上。通过绞缆机改变缆绳长度从而使全潜式风电平台下沉至设计水深,实现定位安装,以节省成本和简化施工。
有益效果:该全潜式风电平台全部拉入水下,减小风浪的荷载;采用侧向浮筒303、主支撑柱304、浮桥组,为平台提供了巨大的浮力,通过侧向浮筒303底部、主支撑柱304底部和下部浮桥306压载,降低了重心,可变式压载舱309布置在浮力舱308下侧,当可变式压载舱309中注入海水增大压载时,仅会对平台下部起增重作用,即压载作用始终在下方,避免了重心上移而降低平台的稳定性,提升了风电平台整体的抗风能力和稳定性。
全潜式风电平台的重心为-25.54m,浮心为-20.61m。侧向浮筒303直径为6m,主支撑柱304上端的直径6.5m,主支撑柱304下端的直径为15m,上部浮桥302截面为3m*3m,下部浮桥306截面为3m*6m,基础排水为7681t,基础质量为3150t。
综上所述,本发明的优点是将全潜式风电平台设置在水面以下,提升平台竖向和水平向的连接强度,降低了全潜式风电平台在风浪作用下水平位移,从而进一步提升全潜式风电平台整体的抗风能力和稳定性。
虽然本公开披露如上,但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员,在不脱离本公开的精神和范围的前提下,可进行各种变更与修改,这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种抗强风的全潜式风电平台,其特征在于,包括主支撑柱(304)、多个侧向浮筒(303)、浮桥组和系泊***(4);多个所述侧向浮筒(303)围绕在主支撑柱(304)外侧,且每个侧向浮筒(303)与主支撑柱(304)之间通过浮桥组固定连接;所述系泊***(4)连接在侧向浮筒(303)底部,并将每个侧向浮筒(303)、浮桥组和主支撑柱(304)固定在水面以下。
2.根据权利要求1所述的一种抗强风的全潜式风电平台,其特征在于,所述浮桥组包括上部浮桥(302)和下部浮桥(306);每个所述侧向浮筒(303)的上部通过上部浮桥(302)与主支撑柱(304)连接,每个所述侧向浮筒(303)的下部通过下部浮桥(306)与主支撑柱(304)连接。
3.根据权利要求2所述的一种抗强风的全潜式风电平台,其特征在于,每个所述侧向浮筒(303)的上部设有中空的浮力舱(308);每个侧向浮筒(303)的下部设有用于填入压载物的可变式压载舱(309)。
4.根据权利要求3所述的一种抗强风的全潜式风电平台,其特征在于,所述主支撑柱(304)的底部和下部浮桥(306)内分别设有的固定式压载舱(310),所述固定式压载舱(310)内填充有固定的压载物。
5.根据权利要求1所述的一种抗强风的全潜式风电平台,其特征在于,每个所述侧向浮筒(303)的顶部低于所述主支撑柱(304)的顶部,且每个侧向浮筒(303)的顶部与主支撑柱(304)的顶部之间均连接有加强支撑杆(301)。
6.根据权利要求2所述的一种抗强风的全潜式风电平台,其特征在于,每个所述上部浮桥(302)与主支撑柱(304)之间均设置加劲肋(305)。
7.根据权利要求1所述的一种抗强风的全潜式风电平台,其特征在于,多个所述侧向浮筒(303)的数量为四个,四个侧向浮筒(303)对称设置在主支撑柱(304)外侧,且任意相邻两个侧向浮筒(303)之间的夹角为90°。
8.根据权利要求1所述的一种抗强风的全潜式风电平台,其特征在于,所述系泊***(4)包括多根张力筋腱(401)和多根锚链(402);每个所述侧向浮筒(303)的底部至少设置有一个导缆孔(307);一根所述张力筋腱(401)的顶端连接至所述导缆孔(307)上;张力筋腱(401)的底端连接至海底的锚固桩;所述侧向浮筒(303)的底部至少与一根锚链(402)的顶端固定连接;锚链(402)的底端连接至海底的锚固桩,且锚链(402)底端位于张力筋腱(401)底端外侧。
9.根据权利要求8所述的一种抗强风的全潜式风电平台,其特征在于,每个所述导缆孔(307)的外圈均涂有用于隔离海水的密封胶。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20220429 |