專利名稱：一種漂浮式風(fēng)電場(chǎng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本發(fā)明涉及一種漂浮式風(fēng)電場(chǎng)，尤其是一種海底地質(zhì)條件要求低、水下作業(yè)量小、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性好、且實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單的漂浮式風(fēng)電場(chǎng)。
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(kāi)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)。另一方面，海上風(fēng)電場(chǎng)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(zhǎng)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(wèn)題。因此，海上風(fēng)資源的開(kāi)發(fā)利用受到世界各國(guó)越來(lái)越多的重視。目前，海上風(fēng)力機(jī)一般都安裝在固定于海床的平臺(tái)上，這種固定式海上風(fēng)力發(fā)電平臺(tái)對(duì)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(duì)于較深海域，以及離岸較遠(yuǎn)的海域，漂浮式平臺(tái)是一個(gè)較好的選擇。但是，采用漂浮式平臺(tái)需要在海床上安裝一定數(shù)量的錨，對(duì)于一個(gè)漂浮式風(fēng)電場(chǎng)，如果每一臺(tái)風(fēng)力機(jī)下方都安裝錨，成本將會(huì)很高，而且需要對(duì)大片深水海床進(jìn)行地質(zhì)勘探，從而進(jìn)一步提高了漂浮式海上風(fēng)電的成本，也限制了漂浮式風(fēng)力發(fā)電所能應(yīng)用的海域。
發(fā)明內(nèi)容(一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題為了解決現(xiàn)有技術(shù)中，漂浮式風(fēng)電場(chǎng)需要在深水海床安裝大量的錨、海底作業(yè)量大、對(duì)海底地質(zhì)條件要求高、經(jīng)濟(jì)性差等不足，本發(fā)明提出一種新型的漂浮式風(fēng)電場(chǎng)，這種風(fēng)電場(chǎng)是一種對(duì)海底地質(zhì)條件要求低、水下作業(yè)量小、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性好、且實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單的漂浮式風(fēng)電場(chǎng)，尤其適合風(fēng)力機(jī)數(shù)量較多的適用于近?；蛘呖拷詈５拇笮秃Ｉ掀∈斤L(fēng)電場(chǎng)，對(duì)于海上風(fēng)能資源的利用具重大實(shí)用意義。( 二 )技術(shù)方案針對(duì)上述所要解決的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下一種部署漂浮式風(fēng)電場(chǎng)的方法，包括使多個(gè)離岸漂浮式風(fēng)力機(jī)漂浮到所需離岸位置，將所述多個(gè)離岸漂浮式風(fēng)力機(jī)進(jìn)行陣列布置形成漂浮式風(fēng)電場(chǎng)，布置至少一圈漂浮式消波裝置將所述漂浮式風(fēng)電場(chǎng)包圍，所述漂浮式消波裝置和所述漂浮式風(fēng)電場(chǎng)外圍的風(fēng)力機(jī)分別使用錨定系統(tǒng)錨定到海床或湖床上，所述漂浮式消波裝置和所述漂浮式風(fēng)電場(chǎng)外圍的風(fēng)力機(jī)之間使用系鏈連接，相鄰的兩個(gè)風(fēng)力機(jī)之間使用系鏈相互連接，連接時(shí)系鏈的一端同一個(gè)風(fēng)力機(jī)的塔架的中部偏下的位置相連，系鏈的另一端同另一個(gè)相鄰的風(fēng)力機(jī)的漂浮平臺(tái)的靠近底部的位置相連。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種漂浮式風(fēng)電場(chǎng)，所述風(fēng)電場(chǎng)部署在海上或湖泊上，包括外圍帶有錨定系統(tǒng)的多個(gè)風(fēng)力機(jī)和內(nèi)部不帶有錨定系統(tǒng)的多個(gè)風(fēng)力機(jī)，每個(gè)風(fēng)力機(jī)包括風(fēng)輪、塔架、發(fā)電機(jī)及漂浮平臺(tái)，所述塔架具有上端以及耦聯(lián)到所述漂浮平臺(tái)的下端，所述風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)耦聯(lián)且所述風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)靠近所述塔架的上端安裝，所述漂浮平臺(tái)漂浮在水中以將風(fēng)力機(jī)支撐在水面上方，其特征在于所述錨定系統(tǒng)耦合到所述外圍風(fēng)力機(jī)的漂浮平臺(tái)以將所述外圍風(fēng)力機(jī)錨定到海床或湖床上；為保證所述內(nèi)部風(fēng)力機(jī)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，相鄰兩個(gè)風(fēng)力機(jī)之間通過(guò)柔性系鏈相互聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)時(shí)系鏈的一端同一個(gè)風(fēng)力機(jī)塔架的中部偏下的位置連接，系鏈的另一端同相鄰的另一個(gè)風(fēng)力機(jī)的漂浮平臺(tái)的靠近底部的位置連接；在所述風(fēng)電場(chǎng)的外圍還布置有至少一圈帶有錨定系統(tǒng)的漂浮式消波裝置，所有風(fēng)力機(jī)被所述漂浮式消波裝置包圍在其中，所述漂浮式消波裝置通過(guò)錨定系統(tǒng)被錨定到海床或湖床上，所述外圍風(fēng)力機(jī)通過(guò)系鏈同漂浮式消波裝置連接。通過(guò)本發(fā)明的上述技術(shù)方案可知，漂浮式風(fēng)電場(chǎng)中外圍的風(fēng)力機(jī)使用錨定系統(tǒng)固定到海床或湖床上、內(nèi)部的風(fēng)力機(jī)通過(guò)系鏈相互連接，由于本發(fā)明的錨定系統(tǒng)和系鏈布置 方式，如果內(nèi)部的某個(gè)風(fēng)力機(jī)朝一個(gè)方向發(fā)生偏移或傾斜，相反方向的索鏈就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反方向的拉力或轉(zhuǎn)矩促使其保持原來(lái)的位置和豎直狀態(tài)，從而保證了所述內(nèi)部風(fēng)力機(jī)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，外圍的風(fēng)力機(jī)則通過(guò)錨定系統(tǒng)保持穩(wěn)定。本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)安排可以在減少錨定系統(tǒng)的前提下，而保持風(fēng)電場(chǎng)中全部風(fēng)力機(jī)的穩(wěn)定性。同時(shí)，由于漂浮式消波裝置的存在，將所有漂浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)圍在中間，波浪經(jīng)過(guò)時(shí)，能量被耗散或吸收，能夠大大消除波浪對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的影響，同時(shí)還能方便的利用波浪能發(fā)電，增加漂浮式風(fēng)電場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。優(yōu)選的，所述外圍和/或內(nèi)部風(fēng)力機(jī)為水平軸風(fēng)力機(jī)或垂直軸風(fēng)力機(jī)。優(yōu)選的，在所述漂浮平臺(tái)的靠近底部的位置的外圍固設(shè)有消波板，用以進(jìn)一步耗散或吸收波浪能量。優(yōu)選的，所述漂浮式消波裝置為波浪能發(fā)電裝置。優(yōu)選的，所述漂浮平臺(tái)在靠近底部的位置設(shè)置有配重，所述配重使所述漂浮平臺(tái)克服風(fēng)力而穩(wěn)定。優(yōu)選的，所述錨定系統(tǒng)還包括鎮(zhèn)重，所述鎮(zhèn)重設(shè)置在所述漂浮平臺(tái)和錨之間，所述漂浮式消波裝置和錨之間也設(shè)置有鎮(zhèn)重。優(yōu)選的，所述內(nèi)部風(fēng)力機(jī)的漂浮平臺(tái)是自穩(wěn)定的，即不依靠索鏈錨定也能穩(wěn)定的漂浮在海上。優(yōu)選的，所述系鏈的長(zhǎng)度使相鄰風(fēng)力機(jī)之間的距離大于一個(gè)風(fēng)力機(jī)整體高度的2倍，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)遭遇臺(tái)風(fēng)等極限情況而出現(xiàn)某個(gè)風(fēng)力機(jī)倒塌時(shí)，不會(huì)砸到相鄰的風(fēng)力機(jī)。優(yōu)選的，所述系鏈在風(fēng)力機(jī)傾角大于45°時(shí)斷開(kāi)或脫離所連接的風(fēng)力機(jī)，從而在極限情況下保護(hù)沒(méi)有倒塌危險(xiǎn)的風(fēng)力機(jī)。(三)有益效果本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)常規(guī)的漂浮式風(fēng)電場(chǎng)相比，本發(fā)明只需要安裝少量的錨即可維持所有風(fēng)力機(jī)的穩(wěn)定性，對(duì)海底地質(zhì)條件要求低，水下作業(yè)量小，穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性好，且實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單。通過(guò)在風(fēng)電場(chǎng)外網(wǎng)布置至少一圈漂浮式消波裝置，減小了波浪對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的沖擊和侵害，而且可以方便的利用波浪能發(fā)電，提高整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

[0025]圖I為本發(fā)明的漂浮式風(fēng)電場(chǎng)的側(cè)視圖。圖2為第一種風(fēng)電場(chǎng)布置的示意圖。圖3為第二種風(fēng)電場(chǎng)布置的示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、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(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖I所示，漂浮式風(fēng)電場(chǎng)100部署在海上，包括外圍帶有錨定系統(tǒng)的多個(gè)風(fēng)力機(jī)I和內(nèi)部不帶有錨定系統(tǒng)的多個(gè)風(fēng)力機(jī)la，每個(gè)風(fēng)力機(jī)I、la包括風(fēng)輪(圖中未標(biāo)示)、塔架 2、發(fā)電機(jī)(圖中未標(biāo)示)及漂浮平臺(tái)4，塔架2具有上端以及耦聯(lián)到漂浮平臺(tái)4的下端，所述風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)耦聯(lián)且所述風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)靠近所述塔架2的上端安裝，所述漂浮平臺(tái)4漂浮在海面3上以將風(fēng)力機(jī)支撐在海面3上方，錨定系統(tǒng)包括錨6和索鏈5，錨定系統(tǒng)將外圍風(fēng)力機(jī)I錨定到海床7上；為保證所述內(nèi)部風(fēng)力機(jī)Ia的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，相鄰兩個(gè)風(fēng)力機(jī)之間通過(guò)柔性系鏈8相互聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)時(shí)系鏈8的一端同一個(gè)風(fēng)力機(jī)塔架2的中部偏下的位置連接，系鏈8的另一端同相鄰的另一個(gè)風(fēng)力機(jī)的漂浮平臺(tái)4的靠近底部的位置連接，通過(guò)這樣的方式使得內(nèi)部風(fēng)力機(jī)Ia不需要錨定到海床上，從而使整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)100的所有風(fēng)力機(jī)I、Ia相互連接在一起；在所述風(fēng)電場(chǎng)100的外圍還布置有至少一圈帶有錨定系統(tǒng)的漂浮式消波裝置9，所有風(fēng)力機(jī)I、Ia被所述漂浮式消波裝置9包圍，所述漂浮式消波裝置9通過(guò)錨定系統(tǒng)錨定到海床7上，所述外圍風(fēng)力機(jī)I通過(guò)系鏈8同漂浮式消波裝置9連接。在圖2所示第一種風(fēng)電場(chǎng)布置示意圖中，處于風(fēng)電場(chǎng)100外圍的風(fēng)力機(jī)I用灰色的圓圈表示，外圍的每一個(gè)漂浮式風(fēng)力機(jī)I都錨定到海床7上；位于內(nèi)部的漂浮式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)Ia通過(guò)系鏈8與周?chē)钠∈斤L(fēng)力機(jī)相連，連接方法如圖I所示，內(nèi)部的漂浮式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)不需要錨定到海床上。外圍風(fēng)力機(jī)I的漂移或傾斜會(huì)受到自身的錨和相鄰風(fēng)力機(jī)的限制，內(nèi)部風(fēng)力機(jī)Ia的漂移或傾斜會(huì)受到相鄰風(fēng)力機(jī)的限制，并最終傳遞到外圍風(fēng)力機(jī)的錨上。圖3所示為第二種風(fēng)電場(chǎng)布置示意圖，在這個(gè)實(shí)施例中，所有風(fēng)力機(jī)采取交錯(cuò)排列的方式。在其他的實(shí)施例中，在所述漂浮平臺(tái)4的靠近底部的位置的外圍固設(shè)有消波板，用以進(jìn)一步耗散或吸收波浪能量。所述漂浮式消波裝置為波浪能發(fā)電裝置。這種漂浮式波浪能發(fā)電裝置屬于已有的成熟技術(shù)，并具有多種形式；例如，一種由一系列活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)構(gòu)成的漂浮式波浪能發(fā)電裝置，可以應(yīng)用于本發(fā)明作為漂浮式消波裝置，在為漂浮式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)抵擋波浪沖擊的同時(shí)產(chǎn)生電能，提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性；在應(yīng)用時(shí)，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)相間布置，排列成一排，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)之間的距離為海浪波長(zhǎng)的一半，當(dāng)波浪經(jīng)過(guò)時(shí)，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)交替處于波峰和波谷，產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而使氣缸中的空氣不斷膨脹、壓縮，推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。所述漂浮平臺(tái)4在靠近底部的位置設(shè)置有配重，所述配重使所述漂浮平臺(tái)4克服風(fēng)力而穩(wěn)定。所述錨定系統(tǒng)還包括鎮(zhèn)重，所述鎮(zhèn)重設(shè)置在所述漂浮平臺(tái)和錨之間，所述漂浮式消波裝置和錨之間也設(shè)置有鎮(zhèn)重。所述內(nèi)部風(fēng)力機(jī)的漂浮平臺(tái)是自穩(wěn)定的，即不依靠索鏈錨定也能穩(wěn)定的漂浮在海上。所述系鏈的長(zhǎng)度使相鄰風(fēng)力機(jī)之間的距離大于一個(gè)風(fēng)力機(jī)整體高度的2倍，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)遭遇臺(tái)風(fēng)等極限情況而出現(xiàn)某個(gè)風(fēng)力機(jī)倒塌時(shí)，不會(huì)砸到相鄰的風(fēng)力機(jī)。所述系鏈在風(fēng)力機(jī)傾角大于45°時(shí)斷開(kāi)或脫離所連接的風(fēng)力機(jī)，從而在極限情況下保護(hù)沒(méi)有倒塌危險(xiǎn)的風(fēng)力機(jī)。此外，在上述實(shí)施例中，所有的風(fēng)力機(jī)都可以是水平軸風(fēng)力機(jī)，也可以是垂直軸風(fēng)力機(jī)，對(duì)于風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)形式并沒(méi)有特殊的限定。通過(guò)以上步驟實(shí)施，利用目前普遍使用的風(fēng)力機(jī)葉片模態(tài)測(cè)試條件和設(shè)備，結(jié)合數(shù)值仿真計(jì)算，獲得了可以描述葉片動(dòng)態(tài)情況下的頻率參數(shù)。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種漂浮式風(fēng)電場(chǎng)，所述風(fēng)電場(chǎng)部署在海上或湖泊上，包括外圍帶有錨定系統(tǒng)的多個(gè)風(fēng)力機(jī)和內(nèi)部不帶有錨定系統(tǒng)的多個(gè)自平衡的風(fēng)力機(jī)，每個(gè)風(fēng)力機(jī)包括風(fēng)輪、塔架、發(fā)電機(jī)及漂浮平臺(tái)，所述塔架具有上端以及耦聯(lián)到所述漂浮平臺(tái)的下端，所述風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)耦聯(lián)且所述風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)靠近所述塔架的上端安裝，所述漂浮平臺(tái)漂浮在水中以將風(fēng)力機(jī)支撐在水面上方，其特征在于 所述錨定系統(tǒng)耦合到所述外圍風(fēng)力機(jī)的漂浮平臺(tái)以將所述外圍風(fēng)力機(jī)錨定到海床或湖床上；為保證所述內(nèi)部風(fēng)力機(jī)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，相鄰兩個(gè)風(fēng)力機(jī)之間通過(guò)柔性系鏈相互聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)時(shí)系鏈的一端同一個(gè)風(fēng)力機(jī)塔架的中部偏下的位置連接，系鏈的另一端同相鄰的另一個(gè)風(fēng)力機(jī)的漂浮平臺(tái)的靠近底部的位置連接； 在所述風(fēng)電場(chǎng)的外圍還布置有至少一圈帶有錨定系統(tǒng)的漂浮式消波裝置，所有風(fēng)力機(jī)被所述漂浮式消波裝置包圍，所述漂浮式消波裝置通過(guò)錨定系統(tǒng)錨定到海床或湖床上，所述外圍風(fēng)力機(jī)通過(guò)系鏈同漂浮式消波裝置連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的漂浮式風(fēng)電場(chǎng)，其特征在于，所述外圍和/或內(nèi)部風(fēng)力機(jī)為水平軸風(fēng)力機(jī)或垂直軸風(fēng)力機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的漂浮式風(fēng)電場(chǎng)，其特征在于，在所述漂浮平臺(tái)的靠近底部的位置的外圍固設(shè)有消波板，用以進(jìn)一步耗散或吸收波浪能量。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的漂浮式風(fēng)電場(chǎng)，其特征在于，所述漂浮式消波裝置為波浪能發(fā)電裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的漂浮式風(fēng)電場(chǎng)，其特征在于，所述漂浮平臺(tái)在靠近底部的位置設(shè)置有配重，所述配重使所述漂浮平臺(tái)克服風(fēng)力而穩(wěn)定。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的漂浮式風(fēng)電場(chǎng)，其特征在于，所述錨定系統(tǒng)還包括鎮(zhèn)重，所述鎮(zhèn)重設(shè)置在所述漂浮平臺(tái)和錨之間，所述漂浮式消波裝置和錨之間也設(shè)置有鎮(zhèn)重。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的漂浮式風(fēng)電場(chǎng)，其特征在于，所述內(nèi)部風(fēng)力機(jī)的漂浮平臺(tái)是自穩(wěn)定的，即不依靠索鏈錨定也能穩(wěn)定的漂浮在海上。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的漂浮式風(fēng)電場(chǎng)，其特征在于，所述系鏈的長(zhǎng)度使相鄰風(fēng)力機(jī)之間的距離大于一個(gè)風(fēng)力機(jī)整體高度的2倍，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)遭遇臺(tái)風(fēng)等極限情況而出現(xiàn)某個(gè)風(fēng)力機(jī)倒塌時(shí)，不會(huì)砸到相鄰的風(fēng)力機(jī)。
9.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的漂浮式風(fēng)電場(chǎng)，其特征在于，所述系鏈在風(fēng)力機(jī)傾角大于45°時(shí)斷開(kāi)或脫離所連接的風(fēng)力機(jī)，從而在極限情況下保護(hù)沒(méi)有倒塌危險(xiǎn)的風(fēng)力機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種漂浮式風(fēng)電場(chǎng)，包括外圍帶有錨定系統(tǒng)的多個(gè)風(fēng)力機(jī)和內(nèi)部不帶有錨定系統(tǒng)的多個(gè)自平衡的風(fēng)力機(jī)，每個(gè)風(fēng)力機(jī)的漂浮平臺(tái)漂浮在水中以將風(fēng)力機(jī)支撐在水面上方，錨定系統(tǒng)將所述外圍風(fēng)力機(jī)錨定到海床或湖床上；相鄰兩個(gè)內(nèi)部風(fēng)力機(jī)之間通過(guò)柔性系鏈相互聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)時(shí)系鏈的一端同一個(gè)風(fēng)力機(jī)塔架的中部偏下的位置連接，系鏈的另一端同相鄰的另一個(gè)風(fēng)力機(jī)的漂浮平臺(tái)的靠近底部的位置連接；在所述風(fēng)電場(chǎng)的外圍還布置有至少一圈帶有錨定系統(tǒng)的漂浮式消波裝置，所有風(fēng)力機(jī)被所述漂浮式消波裝置包圍，所述漂浮式消波裝置通過(guò)錨定系統(tǒng)錨定到海床或湖床上，所述外圍風(fēng)力機(jī)通過(guò)系鏈同漂浮式消波裝置連接。
文檔編號(hào)F03D9/00GK202391658SQ201120552399
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所