專(zhuān)利名稱(chēng)：海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于綜合性發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是利用風(fēng)能、太陽(yáng)能、波浪能、潮汐能等進(jìn)行發(fā)電的海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電平臺(tái)。
背景技術(shù)：
2011年3月日本福島核電站核泄漏所造成的輻射危機(jī)，極大地暴露了核電發(fā)展的弊端，使風(fēng)能、太陽(yáng)能等綠色可再生能源呈現(xiàn)出越來(lái)越大的資源優(yōu)勢(shì)和發(fā)展?jié)摿?。在眾多可再生能源中，風(fēng)能以其資源無(wú)盡，成本低廉，技術(shù)最成熟，最具規(guī)模開(kāi)發(fā)條件和發(fā)展前景，成為當(dāng)前最具商業(yè)開(kāi)發(fā)價(jià)值的能源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球風(fēng)能可利用資源量為72萬(wàn)億千瓦。即使只成功利用了其中的20%，依然相當(dāng)于世界能源消費(fèi)量的總和或電力需求的7倍。近幾年來(lái)，隨著陸地風(fēng)能資源開(kāi)發(fā)殆盡，土地資源日趨緊張，以及海上風(fēng)電技術(shù)的日益成熟，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)向海上發(fā)展已成為必然趨勢(shì)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在未來(lái)幾年甚至更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)， 海上風(fēng)電將成為世界風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向和制高點(diǎn)。與陸上風(fēng)電相比，發(fā)展海上風(fēng)電具有顯著優(yōu)勢(shì)1、風(fēng)能資源更為豐富。海上風(fēng)力資源豐富，比陸地風(fēng)力發(fā)電量大。通常，離岸IOkm 的海上風(fēng)速要比沿岸陸上高出25% ；2、年利用小時(shí)長(zhǎng)。陸上風(fēng)電機(jī)組年平均利用小時(shí)數(shù)一般在2000-2300小時(shí)之間。 但根據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，海上風(fēng)電機(jī)組的年平均利用小時(shí)數(shù)一般在3000小時(shí)以上，有的高達(dá)4000 小時(shí)左右；3、風(fēng)能質(zhì)量好，風(fēng)機(jī)壽命較長(zhǎng)。由于海上風(fēng)力資源更為穩(wěn)定，風(fēng)速較陸上更高，風(fēng)切變更小，湍流強(qiáng)度小，有穩(wěn)定的主導(dǎo)方向，因此機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)，不需要很高的塔架，單機(jī)能量產(chǎn)出較大；4、易于大型化、規(guī)?；l(fā)展。由于海上風(fēng)電機(jī)組距離海岸較遠(yuǎn)，對(duì)噪音要求較低， 同時(shí)受噪聲、景觀(guān)、鳥(niǎo)類(lèi)、電磁干擾等問(wèn)題限制較小，且運(yùn)輸便利，因此更易于向大型化、規(guī)?；l(fā)展，在一定程度上降低單位發(fā)電成本；5、海上風(fēng)電不占用土地資源，不涉及土地征用等問(wèn)題，且接近沿海用電負(fù)荷中心；6、海上風(fēng)能的開(kāi)發(fā)利用不會(huì)造成大氣污染和產(chǎn)生任何有害物質(zhì)，可減少溫室氣體排放，環(huán)保價(jià)值可觀(guān)。但是，目前發(fā)展海上風(fēng)電還存在一些制約因素，其中，平臺(tái)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建造是制約海上風(fēng)電發(fā)展的重要因素。為了承受海上的強(qiáng)風(fēng)載荷、海水腐蝕和波浪沖擊等，海上風(fēng)電機(jī)組的基礎(chǔ)遠(yuǎn)比陸上的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)難度大、建設(shè)成本高，一般來(lái)講基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)約占海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)成本的1/3左右，而且隨著水深的增加，海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的成本也會(huì)相應(yīng)增加。 目前海上風(fēng)機(jī)多采用重力混凝土和單樁鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案，一般僅限于開(kāi)發(fā)水深20米以?xún)?nèi)的近海風(fēng)電，如果水深超過(guò)30米，海上風(fēng)電的基礎(chǔ)成本會(huì)迅速增加。為適應(yīng)更深海域風(fēng)電的開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)商已在積極研發(fā)漂浮式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可選擇的概念加多，成本與海底固定的方式接近，受水深和離岸距離的限制小，而且在建設(shè)和安裝步驟上有較大彈性，且容易移動(dòng)或拆卸，但目前仍處于試驗(yàn)階段。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電平臺(tái)，該平臺(tái)不僅解決固定式支撐基礎(chǔ)造價(jià)高、施工復(fù)雜的難題，而且該平臺(tái)漂浮于離岸海面上，受水深和離岸距離影響小，發(fā)電效率高，可滿(mǎn)足海上大型風(fēng)力發(fā)電的需要。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是該種海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電平臺(tái)，包括基礎(chǔ)平臺(tái)和固定在其上的發(fā)電裝置，其特征是，所述的基礎(chǔ)平臺(tái)是以桁架結(jié)構(gòu)相互支撐構(gòu)成的正多邊形結(jié)構(gòu)，依靠與桁架連為一體的各浮筒浮于海面上，通過(guò)定位樁實(shí)現(xiàn)定位。所述的正多邊形為正六邊形，在正六邊形的中心處設(shè)置帶上層建筑的第一浮筒， 該第一浮筒設(shè)有第一浮筒底座，第一浮筒底座上設(shè)有與桁架連為一體的第一立柱；在正六邊形的各邊交點(diǎn)處各設(shè)置一個(gè)第二浮筒，第二浮筒底座上設(shè)有與桁架連為一體的第二立柱；在正六邊形各邊上和對(duì)角線(xiàn)上距正六邊形各頂點(diǎn)一定距離以及各對(duì)角線(xiàn)上距正六邊形中心點(diǎn)一定距離均設(shè)有第三浮筒，第三浮筒底座上設(shè)有與桁架連為一體的支柱；在第一立柱和六個(gè)第二立柱上分別固定設(shè)置一風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；在各第二浮筒底座上均設(shè)有兩個(gè)定位樁孔，兩根定位樁通過(guò)所述的定位樁孔底部插置于海床或海泥中。所述的第一浮筒上的上層建筑包括配電室和居住艙室。所述的第一浮筒底座直徑、第二浮筒底座直徑、第三浮筒底座直徑依次減小。所述的桁架其橫斷面呈矩形，由主桿、副桿和斜拉桿組成，所述的主桿位于矩形桁架的四個(gè)角，所述的副桿垂直連接在主桿上，所述的斜拉桿將各副桿與主桿連接為一體。所述的正六邊形的邊長(zhǎng)為200m，所述的桁架由兩種規(guī)格的圓鋼管焊接而成，主桿為Φ350Χ8，主桿間垂向距離為10m，橫向間隔距離為6m，沿主桿縱向每間隔IOm設(shè)置規(guī)格 Φ300X 10的副桿，斜拉桿的規(guī)格與副桿相同。本實(shí)用新型的有益效果是與傳統(tǒng)海上風(fēng)電場(chǎng)相比，海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電專(zhuān)用技術(shù)的應(yīng)用，取代了樁式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低了安裝與建設(shè)成本，并打破了傳統(tǒng)海上風(fēng)電僅能在近海發(fā)展的局限，能夠充分利用年發(fā)電小時(shí)數(shù)更多的深海風(fēng)能，大大提高了海上風(fēng)電的經(jīng)濟(jì)性。1、該平臺(tái)漂浮于離岸海面上工作，綠色環(huán)保、節(jié)省陸地空間、降低發(fā)電設(shè)備安裝及維護(hù)成本、利用率高，不需要在近海海底打地基也不需要進(jìn)行水下作業(yè)(特別是深海)，平臺(tái)屬組合式，建造簡(jiǎn)單，易于組裝，經(jīng)濟(jì)性好，一次性投入，可長(zhǎng)期收益。而且進(jìn)一步在各浮筒上還設(shè)有進(jìn)排水腔室，以便于在安裝時(shí)通過(guò)該進(jìn)排水腔室的進(jìn)水、排水調(diào)節(jié)平臺(tái)的水平度，這樣就大大減少了施工和安裝難度。2、該發(fā)電平臺(tái)與陸上風(fēng)力發(fā)電相比，性能穩(wěn)定、維護(hù)成本低、使用壽命長(zhǎng)、發(fā)電效率高，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)前景廣闊。整個(gè)平臺(tái)共有7組2MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(14MW)、根據(jù)各海域情況還可設(shè)置海浪能發(fā)電機(jī)組，太陽(yáng)能電池板發(fā)電機(jī)組，發(fā)電能力可以進(jìn)行大幅度提升，隨著改進(jìn)，將來(lái)還可實(shí)現(xiàn)電解水生產(chǎn)氫燃料。該平臺(tái)剩余空間還可以用來(lái)綜合開(kāi)發(fā)利用。3、本實(shí)用新型正六邊形整體骨架平臺(tái)，7套風(fēng)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行，可以使投入產(chǎn)出比更為合理。[0023]4、本實(shí)用新型的桁架其橫斷面呈矩形，加之主桿、副桿和斜拉桿的規(guī)格差異使得桁架剛性好，承載能力強(qiáng)，能夠滿(mǎn)足發(fā)電機(jī)組和平臺(tái)承載的需要，底盤(pán)足夠穩(wěn)固，能經(jīng)受住海上惡劣的環(huán)境。[0024]5、本實(shí)用新型的第一浮筒底座直徑、第二浮筒底座直徑、第三浮筒底座直徑依次減小，使得平臺(tái)所受浮力均勻，使平臺(tái)更為穩(wěn)定。[0025]6、兩根定位樁插置于海床或海泥中，不僅可使平臺(tái)根據(jù)水面的高低而調(diào)整高度， 而且還可避免平臺(tái)水平漂移。[0026]7、平臺(tái)的安裝不受海水深度的限制，可放置在海平面任何一個(gè)角落，將深海風(fēng)力發(fā)電變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。


[0027]圖1是本實(shí)用新型的俯視結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；[0028]圖2為圖1狀態(tài)下的左視結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；[0029]圖3為圖1狀態(tài)下的A-A局部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；[0030]圖4為圖3狀態(tài)下B處局部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖； 圖5為圖4左視結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；[0032]圖6本實(shí)用新型的第一浮筒主視結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；[0033]圖7本實(shí)用新型圖6中C-C的局部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；[0034]圖8本實(shí)用新型的第二浮筒主視結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；[0035]圖9本實(shí)用新型圖8的俯視結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；[0036]圖10本實(shí)用新型的第三浮筒主視結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；[0037]圖11本實(shí)用新型圖10的俯視結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖.[0038]圖中1桁架，2第二浮筒，3第一輔助桁架，4第三浮筒，5對(duì)角線(xiàn)桁架，6第二輔助桁架，7風(fēng)機(jī)槳葉，8第一浮筒，9風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，10定位樁，11上層建筑，12主桿，13副桿，14 斜拉桿，81第一浮筒底座，82第一浮筒立桿，83第一浮筒連接件，21第二浮筒底座，22第二浮筒立桿，23第二浮筒連接件，24海泥，25定位樁孔，26定位樁支撐架，41第三浮筒底座，42 支柱，43第三浮筒連接件。
具體實(shí)施方式
[0039]如圖1、圖2.該種海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電專(zhuān)用平臺(tái)，包括基礎(chǔ)平臺(tái)和固定在其上的發(fā)電裝置，所述的基礎(chǔ)平臺(tái)漂浮于海水上，主要作為支撐發(fā)電裝置的載體，并為工作人員和相關(guān)人員提供相關(guān)的活動(dòng)區(qū)域；發(fā)電裝置包括風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)，還可以是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)、波浪能或潮汐能在內(nèi)的一種或多種發(fā)電裝置。[0040]基礎(chǔ)平臺(tái)是以桁架結(jié)構(gòu)相互支撐構(gòu)成的正六邊形結(jié)構(gòu)，依靠與桁架1連為一體的各浮筒浮于海面上。桁架結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3、圖4、圖5。桁架其橫斷面呈矩形(圖5所示)，由主桿12、副桿13和斜拉桿14組成，所述的主桿12位于矩形桁架的四個(gè)角，所述的副桿13垂直連接在主桿12上，所述的斜拉桿14將各副桿13與主桿12連接為一體。所述的桁架由兩種規(guī)格的圓鋼管焊接而成，主桿為Φ350Χ8，主桿間垂向距離為10m，橫向間隔距離為6m，沿主桿縱向每間隔IOm設(shè)置規(guī)格Φ300Χ10的副桿，斜拉桿的規(guī)格與副桿相同。桁架其橫斷面呈矩形，加之主桿、副桿和斜拉桿的規(guī)格差異使得桁架剛性好，承載能力強(qiáng)，能夠滿(mǎn)足發(fā)電機(jī)組和平臺(tái)承載的需要。[0041]在正六邊形的中心處設(shè)置帶上層建筑11的第一浮筒8，該第一浮筒8設(shè)有第一浮筒底座81，第一浮筒底座上設(shè)有與桁架連為一體的第一立柱82 ；如圖6、圖7.第一浮筒8上的上層建筑11包括配電室和居住艙室上下兩層。配電室為發(fā)電和輸送電力而設(shè)置，居住艙室為有人值守提供方便，本平臺(tái)設(shè)置6人，以便進(jìn)行日常的平臺(tái)維護(hù)。居住艙室的設(shè)置應(yīng)為值守人員提供最大方便。下層桁架的主桿12與第一立柱82之間設(shè)有六個(gè)均布的第一浮筒連接件83，使主桿12與第一立柱82連接更為可靠。上層桁架的主桿12直接連接在上層建筑11上。[0042]如圖1、圖2、圖8、圖9，在正六邊形的各邊交點(diǎn)處各設(shè)置一個(gè)第二浮筒2，第二浮筒底座21上設(shè)有與桁架連為一體的第二立柱22，上下兩層桁架的主桿12與第二立柱22之間設(shè)有六個(gè)均布的第二浮筒連接件23，使主桿12與第二立柱22連接更為可靠.在各第二浮筒底座21上均設(shè)有兩個(gè)定位樁孔25，兩根定位樁10通過(guò)所述的定位樁孔底部插置于海床或海泥M中。不僅可使平臺(tái)根據(jù)水面的高低而調(diào)整高度，而且還可避免平臺(tái)水平漂移。為使定位樁10更好地滿(mǎn)足平臺(tái)漂浮的需要，與第二立柱22固定連接設(shè)有上下兩層定位樁支撐架沈，定位樁支撐架沈上設(shè)置的通孔對(duì)定位樁10起很好的導(dǎo)向作用。[0043]如圖1、圖2、圖10、圖11，在正六邊形各邊上和對(duì)角線(xiàn)上距正六邊形各頂點(diǎn)一定距離(50m)以及各對(duì)角線(xiàn)上距正六邊形中心點(diǎn)一定距離(50m)均設(shè)有第三浮筒4，第三浮筒底座41上設(shè)有與桁架連為一體的支柱42 ；該支柱通過(guò)第三浮筒連接件43與桁架連接在一起。第三浮筒4數(shù)量較多，在正六邊形的每一個(gè)角上，由第一輔助桁架3和對(duì)角線(xiàn)桁架5構(gòu)成的第三浮筒4共有3 X 6 (18個(gè))，而由對(duì)角線(xiàn)桁架5和第二輔助桁架6構(gòu)成的第三浮筒4 共有3X2(6個(gè))。合計(jì)共M個(gè)，以提供較大的浮力。[0044]在第一立柱和六個(gè)第二立柱上分別固定設(shè)置一帶槳葉7的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組9，整個(gè)平臺(tái)共有 組2麗風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(14MW)，7套風(fēng)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行，可以使投入產(chǎn)出比更為合理。風(fēng)機(jī)塔筒高70m，直徑細(xì)，槳葉長(zhǎng)度45m.[0045]所述的第一浮筒底座直徑為2細(xì)、第二浮筒底座直徑為20m、第三浮筒底座直徑9m 依次減小，第一浮筒立桿82的直徑為16m，第二浮筒立桿22的直徑為16m，第三浮筒上的支柱42直徑為3m.這使得平臺(tái)所受浮力均勻，使平臺(tái)更為穩(wěn)定。[0046]正六邊形的邊長(zhǎng)為200m，最大總長(zhǎng)400m，最大寬度346m，工作吃水5m，浮筒高度 :3m。本平臺(tái)用于渤海水域中，利用海上風(fēng)力完成發(fā)電工作。[0047]本實(shí)用新型的基礎(chǔ)平臺(tái)是以桁架結(jié)構(gòu)相互支撐構(gòu)成的正多邊形結(jié)構(gòu)，除上述正六邊形結(jié)構(gòu)外，還可以是其它結(jié)構(gòu)，例如正八邊形、正五邊形等，整個(gè)平臺(tái)的連接結(jié)構(gòu)原理相同。[0048]本平臺(tái)屬組合式，建造簡(jiǎn)單，易于組裝，組裝時(shí)可以在簡(jiǎn)易“港口”將平臺(tái)組裝，組裝后拖至預(yù)定海域。
權(quán)利要求1.一種海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電平臺(tái)，包括基礎(chǔ)平臺(tái)和固定在其上的發(fā)電裝置，其特征是，所述的基礎(chǔ)平臺(tái)是以桁架結(jié)構(gòu)相互支撐構(gòu)成的正多邊形結(jié)構(gòu)，依靠與桁架連為一體的各浮筒浮于海面上，通過(guò)定位樁實(shí)現(xiàn)定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電平臺(tái)，其特征是，所述的正多邊形為正六邊形，在正六邊形的中心處設(shè)置帶上層建筑的第一浮筒，該第一浮筒設(shè)有第一浮筒底座，第一浮筒底座上設(shè)有與桁架連為一體的第一立柱；在正六邊形的各邊交點(diǎn)處各設(shè)置一個(gè)第二浮筒，第二浮筒底座上設(shè)有與桁架連為一體的第二立柱；在正六邊形各邊上和對(duì)角線(xiàn)上距正六邊形各頂點(diǎn)一定距離以及各對(duì)角線(xiàn)上距正六邊形中心點(diǎn)一定距離均設(shè)有第三浮筒，第三浮筒底座上設(shè)有與桁架連為一體的支柱；在第一立柱和六個(gè)第二立柱上分別固定設(shè)置一風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；在各第二浮筒底座上均設(shè)有兩個(gè)定位樁孔，兩根定位樁通過(guò)所述的定位樁孔底部插置于海床或海泥中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電平臺(tái)，其特征是，所述的第一浮筒上的上層建筑包括配電室和居住艙室。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電平臺(tái)，其特征是，所述的第一浮筒底座直徑、第二浮筒底座直徑、第三浮筒底座直徑依次減小。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電平臺(tái)，其特征是，所述的桁架其橫斷面呈矩形，由主桿、副桿和斜拉桿組成，所述的主桿位于矩形桁架的四個(gè)角，所述的副桿垂直連接在主桿上，所述的斜拉桿將各副桿與主桿連接為一體。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電平臺(tái)，其特征是，所述的正六邊形的邊長(zhǎng)為200m，所述的桁架由兩種規(guī)格的圓鋼管焊接而成，主桿為Φ350Χ8，主桿間垂向距離為10m，橫向間隔距離為6m，沿主桿縱向每間隔IOm設(shè)置規(guī)格Φ300Χ10的副桿，斜拉桿的規(guī)格與副桿相同。
專(zhuān)利摘要一種海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電平臺(tái)，屬于綜合性發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，它所述的基礎(chǔ)平臺(tái)是以桁架結(jié)構(gòu)相互支撐構(gòu)成的正多邊形結(jié)構(gòu)，依靠與桁架連為一體的各浮筒浮于海面上，通過(guò)定位樁實(shí)現(xiàn)定位。該平臺(tái)不僅解決固定式支撐基礎(chǔ)造價(jià)高、施工復(fù)雜的難題，而且該平臺(tái)漂浮于離岸海面上，受水深和離岸距離影響小，發(fā)電效率高，可滿(mǎn)足海上大型風(fēng)力發(fā)電的需要。
文檔編號(hào)B63B35/44GK202272153SQ20112037680
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者朱玉國(guó) 申請(qǐng)人:山東長(zhǎng)星風(fēng)電科技有限公司