專利名稱：一種漂浮式風(fēng)力發(fā)電平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用 新型涉及ー種漂浮式風(fēng)カ發(fā)電平臺，尤其是ー種受波浪影響小，同時適用于深水和淺水環(huán)境，且結(jié)構(gòu)簡單的漂浮式風(fēng)カ發(fā)電平臺。
背景技術(shù)：
隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，風(fēng)資源的開發(fā)利用逐漸由陸地轉(zhuǎn)向海洋。與陸地相比，海上風(fēng)資源具有風(fēng)速更大，湍流度更低，風(fēng)切變更小，風(fēng)向更穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。另ー方面，海上風(fēng)電場靠近人口眾多、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、能源需求量大的沿海城市，不需要進(jìn)行長距離高壓輸電，而且海面可利用面積廣闊，不存在土地占用等問題。因此，海上風(fēng)資源的開發(fā)利用受到世界各國越來越多的重視。隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，優(yōu)秀的陸地風(fēng)資源越來越少，越來越多的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)開發(fā)者和投資者將目光投向了海洋。與陸地相比，海上風(fēng)資源具有風(fēng)速更大，湍流度更低，風(fēng)切變更小，風(fēng)向更穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。另ー方面，海上風(fēng)電場靠近人口眾多，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、能源需求量大的沿海城市，不需要進(jìn)行長距離高壓輸電，而且海面可利用面積廣闊，不存在土地占用等問題。因此，海上風(fēng)資源的開發(fā)利用受到世界各國越來越多的重視。目前，海上風(fēng)カ機(jī)一般都安裝在固定于海床的平臺上，這種固定式風(fēng)カ發(fā)電平臺對海床地質(zhì)條件要求高，水下作業(yè)量大，只適用于潮間帶等淺水海域。對于較深海域，以及離岸較遠(yuǎn)的海域，漂浮式平臺具有明顯的優(yōu)勢。目前，海洋工程應(yīng)用中有張カ腿式(TLP)、駁船式和Spar式三種漂浮式平臺。其中，張カ腿式和駁船式均有一個浮在海面上的平臺，與海面接觸面積大，受海浪影響較大，穩(wěn)定性較差；Spar式雖然沒有浮臺，但是卻需要ー個延伸到海面以下的細(xì)長型浮力筒，不適合在較淺海域應(yīng)用，而且細(xì)長浮力筒的強(qiáng)度較難保證，生產(chǎn)和運(yùn)輸也較為困難，經(jīng)濟(jì)性較差。
發(fā)明內(nèi)容(一 )要解決的技術(shù)問題為了解決傳統(tǒng)的漂浮式平臺受波浪影響較大，穩(wěn)定性較差，以及不能同時適用于深水和淺水環(huán)境，經(jīng)濟(jì)性較差等不足，本實(shí)用新型提出ー種受波浪影響小，能同時適用于深水和淺水環(huán)境，且結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)性好的漂浮式平臺，尤其適合大規(guī)模布置在海上，開展海上風(fēng)カ發(fā)電。( ニ )技術(shù)方案針對上述所要解決的技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案如下一種漂浮式風(fēng)カ發(fā)電平臺，包括多個浮力筒構(gòu)成，浮力筒底部裝有壓艙物，其特征在于，所述多個浮力筒的體積和重量相同并對稱布置為風(fēng)カ發(fā)電平臺，各個浮力筒相互之間采用剛性連接，風(fēng)カ機(jī)通過塔架安裝在所述多個浮力筒的對稱中心上，每個浮力筒的體積和內(nèi)部壓艙物的重量與所述風(fēng)カ發(fā)電平臺上方的風(fēng)カ機(jī)的重量相匹配，所有浮力筒均懸浮在海面下方，所有浮力筒上表面的懸浮深度至少大于海浪波長的一半。[0009]由于本實(shí)用新型的漂浮式風(fēng)カ發(fā)電平臺與海面的接觸面為風(fēng)カ機(jī)塔架的截面，而所有浮力筒均懸浮在海面下方某一深度，在此深度下海浪對浮力筒的影響足夠小，滿足風(fēng)力機(jī)正常運(yùn)行以及疲勞壽命的要求。本實(shí)用新型的目的得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵在于海浪是ー種表面波，漂浮物與海面的接觸面積越大，受海浪影響以及引起的振動就越大。另ー方面，海面以下越深的地方受表面海浪的影響越小，當(dāng)物體所處深度大于海浪波長的一半時，物體的運(yùn)動幅度不足在海面的5%。因此，通過調(diào)整浮力筒的大小、重量和數(shù)量，使所有浮力筒上表面的懸浮深度至少大于海浪波長的一半，從而可以使浮力筒受海浪的影響很小，或基本不受海浪影響；而與海面接觸的塔架截面積很小，所以整個漂浮式風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)受海浪的影響也很小，能滿足風(fēng)力機(jī)正常運(yùn)行以及疲勞壽命的要求。與Spar形式的漂浮平臺相比，本實(shí)用新型不需要為提供足夠的浮力而制作十分細(xì)長的浮力筒，而且可以方便的通過增加或減少浮力筒的數(shù)量來調(diào)整系統(tǒng)的懸浮深度。最重要的是，多個浮力筒之間采取剛性連接、對稱布置的形式，可以在風(fēng)力機(jī)向一側(cè)傾斜吋， 另ー側(cè)翹起的浮力筒將會產(chǎn)生向下的恢復(fù)カ矩，將風(fēng)カ機(jī)扶正，恢復(fù)カ矩的大小與浮力筒的重量，以及連接臂的長度成正比。優(yōu)選的，所述浮力筒的長度、體積、數(shù)量，以及壓艙物的重量與所述風(fēng)カ發(fā)電平臺上方的風(fēng)カ機(jī)質(zhì)量相匹配，使浮力筒的懸浮深度至少大于海浪波長的一半，從而使整個風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)在海浪中的穩(wěn)定性滿足要求。優(yōu)選的，所述漂浮式風(fēng)カ發(fā)電平臺通過耐腐蝕的索鏈連接到固定在海床中的錨上，索鏈可以使張緊的，也可以是松弛的。優(yōu)選的，所述風(fēng)カ機(jī)是任意ー種水平軸或者垂直軸風(fēng)カ機(jī)。優(yōu)選的，所述浮力筒的形狀為圓筒形或其他形狀。優(yōu)選的，所述浮力筒的材料為鋼材、混凝土或其他輕質(zhì)、耐腐蝕材料。優(yōu)選的，所述壓艙物為鋼材、混凝土、碎石、海水，或這幾種材料的組合，或其它密度較大的材料。優(yōu)選的，所述漂浮式風(fēng)カ發(fā)電平臺還可應(yīng)用于湖泊或水庫。(三)有益效果與現(xiàn)有技術(shù)的其它形式的漂浮式平臺相比，本實(shí)用新型受波浪影響小，能同時適用于深水和淺水環(huán)境，且結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)性好。

圖I為本實(shí)用新型的第一個實(shí)施例的示意圖。圖2為第一個實(shí)施例的浮力筒布置示意圖。圖3為本實(shí)用新型的第二個實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)ー步詳細(xì)說明。在圖I所示實(shí)施例中，漂浮在海面3上的漂浮式風(fēng)カ發(fā)電平臺由懸浮在海面3以下一定深度的多個浮力筒4構(gòu)成，浮力筒4底部裝有壓艙物5，多個浮力筒4、4a、4b、4c、4d采取對稱布置，之間采用剛性連接軸4x連接，如圖2所示。風(fēng)カ機(jī)I通過塔架2安裝在位于對稱中心的浮力筒4上，浮力筒的大小和數(shù)量，以及壓艙物的重量與浮臺上方的風(fēng)カ機(jī)的重量相匹配，使所有浮力筒上表面的懸浮深度至少大于海浪波長的一半。浮力筒通過耐腐蝕的索鏈6連接到固定在海床8中的錨7上，索鏈可以是張緊的，也可以是松弛的。在圖3所示的第二個實(shí)施例中，漂浮在海面3上的漂浮式風(fēng)カ發(fā)電平臺由懸浮在海面3以下一定深度的單個浮力筒4構(gòu)成，浮力筒4底部裝有壓艙物5，風(fēng)カ機(jī)I通過塔架2安裝在浮力筒4上，浮力筒的大小和數(shù)量，以及壓艙物的重量與浮臺上方的風(fēng)カ機(jī)的重量相匹配，使所有浮力筒上表面的懸浮深度至少大于海浪波長的一半。浮力筒通過耐腐蝕的索鏈6連接到固定在海床8中的錨7上，索鏈可以是張緊的，也可以是松弛的。通過以上步驟實(shí)施，利用目前普遍使用的風(fēng)カ機(jī)葉片模態(tài)測試條件和設(shè)備，結(jié)合 數(shù)值仿真計算，獲得了可以描述葉片動態(tài)情況下的頻率參數(shù)。以上所述的具體實(shí)施例，對本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)ー步詳細(xì)說明。所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種漂浮式風(fēng)カ發(fā)電平臺，包括多個浮力筒構(gòu)成，浮力筒底部裝有壓艙物，其特征在于，所述多個浮力筒的體積和重量相同并對稱布置為風(fēng)カ發(fā)電平臺，各個浮力筒相互之間采用剛性連接，風(fēng)カ機(jī)通過塔架安裝在所述多個浮力筒的對稱中心上，每個浮力筒的體積和內(nèi)部壓艙物的重量與所述風(fēng)カ發(fā)電平臺上方的風(fēng)カ機(jī)的重量相匹配，所有浮力筒均懸浮在海面下方，所有浮力筒上表面的懸浮深度至少大于海浪波長的一半。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的漂浮式風(fēng)カ發(fā)電平臺，其特征在于，所述風(fēng)カ機(jī)為水平軸風(fēng)力機(jī)或垂直軸風(fēng)カ機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的漂浮式風(fēng)カ發(fā)電平臺，其特征在于，所述漂浮式風(fēng)カ發(fā)電平臺通過耐腐蝕的索鏈連接到固定在海床中的錨上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的，其特征在于，所述浮力筒的材料為鋼材、混凝土。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的漂浮式風(fēng)カ發(fā)電平臺，其特征在于，所述壓艙物為鋼材、混凝土、碎石、海水,或這幾種材料的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的漂浮式風(fēng)カ發(fā)電平臺，其特征在于，所述漂浮式風(fēng)カ發(fā)電平臺還可應(yīng)用于湖泊或水庫。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種漂浮式風(fēng)力發(fā)電平臺，包括多個浮力筒構(gòu)成，浮力筒底部裝有壓艙物，其特征在于，所述多個浮力筒的體積和重量相同并對稱布置為風(fēng)力發(fā)電平臺，各個浮力筒相互之間采用剛性連接，風(fēng)力機(jī)通過塔架安裝在所述多個浮力筒的對稱中心上，每個浮力筒的體積和內(nèi)部壓艙物的重量與所述風(fēng)力發(fā)電平臺上方的風(fēng)力機(jī)的重量相匹配，所有浮力筒均懸浮在海面下方，所有浮力筒上表面的懸浮深度至少大于海浪波長的一半。
文檔編號B63B35/44GK202400260SQ201120552408
公開日2012年8月29日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者劉強(qiáng), 徐建中, 楊科, 黃宸武 申請人:中國科學(xué)院工程熱物理研究所