漂浮式风力发电平台及漂浮式风力发电系统的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电领域，尤其涉及一种漂浮式风力发电平台及漂浮式风力发电系统。


背景技术：

2.近年来，在人类对可再生能源-风能的开发利用过程中，风机逐渐从陆上转向近海，又逐步从近海走向深远海。这个过程中，涌现了多种类型的海上漂浮式风机基础形式，如单立柱式(spar形式)、三立柱式(半潜形式)、张力腿式(tlp)以及船型(barge)等。其中，单立柱式和三立柱式这类的漂浮式基础通常仅考虑到搭载风机进行发电并外输的基本功能，所以其基础上的甲板空间很小，故而不能在基础上放置大量设备。
3.此外，当前的海上漂浮式风机基础大部分采用多点分布式系泊这种系泊形式，且通常仅搭载单个风机，这种形式的基础发电效率低，又因受海上风场多变的因素影响，需要靠风机上的偏航系统完成对风作业，以达到最大发电效率。基于此，为了提高发电效率，通常可以考虑采用以下两种做法：
4.(1)在漂浮式基础上搭载多个风机，但是，在偏航对风的情况下，容易出现在沿着来风方向出现叶轮一前一后的情形，而且，前面的风机会极大影响后面风机的发电效率；
5.(2)加大风轮面距离，但是会导致需要极大增加风机基础的主尺度。
6.以上的两种做法均会存在发电效率低的问题。


技术实现要素：

7.本实用新型的第一个目的在于提供一种漂浮式风力发电平台，其旨在解决海上漂浮式风力发电平台发电效率低的技术问题。
8.为达到上述目的，本实用新型提供的方案是：
9.一种漂浮式风力发电平台，包括至少两个船体、至少一个横向连接结构以及至少两个用于承载风机的支撑架，所述至少两个船体沿水平方向间隔设置，每个所述横向连接结构的两端分别连接相邻的两个所述船体，每个所述船体的顶部分别向上延伸有一个所述支撑架，相邻的所述支撑架沿远离各自重心的方向对称倾斜设置，且所述支撑架上形成有用于安装风机的安装位。
10.本实用新型的第二个目的在于提供一种漂浮式风力发电系统，包括至少两个风机和上述的漂浮式风力发电平台，每个所述安装位上分别对应安装一个所述风机。
11.本实用新型提供的漂浮式风力发电平台及漂浮式风力发电系统，通过设置至少两个船体，并通过横向连接结构将各船体连为一体，同时在每个船体的顶部分别设置一个用于承载风机的支撑架，从而使得一个漂浮式风力发电平台可以搭载至少两个风机，从而有效提高了漂浮式风力发电平台的发电效率。由于各风机之间是沿水平方向间隔设置的，且相邻的用于安装风机的支撑架沿远离各自中心的方向对称倾斜向上延伸，故可以降低风力发电时各风机之间的相互影响。
附图说明
12.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
13.图1是本实用新型实施例一提供的漂浮式风力发电平台的结构示意图；
14.图2是图1中a部分的放大结构示意图；
15.图3是图1中b部分的放大结构示意图；
16.图4是图1中c部分的放大结构示意图；
17.图5是本实用新型实施例一提供的漂浮式风力发电平台的第一局部结构示意图；
18.图6是本实用新型实施例一提供的漂浮式风力发电平台的第二局部结构示意图；
19.图7是本实用新型实施例一提供的漂浮式风力发电系统的结构示意图；
20.图8是本实用新型实施例二提供的漂浮式风力发电平台的结构示意图；
21.图9是本实用新型实施例二提供的船体的结构示意图；
22.附图标号说明：
23.10、漂浮式风力发电系统；20、风机；21、第一风机；22、第二风机；100、漂浮式风力发电平台；110、船体；111、第一船体；1111、第一甲板；1112、第一支撑体；1113、第一浮体；112、第二船体；1121、第二甲板；1122、第二支撑体；1123、第二浮体；113、甲板；114、支撑体；115、浮体；116、第一连接梁；117、第二连接梁；118、内层甲板；120、横向连接结构；121、第一连接杆；122、第二连接杆；123、第三连接杆；124、横向连接杆；130、支撑架；131、第一支撑架；1311、第一安装部；1312、第一支撑柱；132、第二支撑架；1321、第二安装部；1322、第二支撑柱；140、安装位；150、定位部；160、凸台。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
26.还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者也可以是通过居中元件间接连接另一个元件。
27.另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求
的保护范围之内。
28.如图1至图9所示，本实施例提供的漂浮式风力发电平台100，其可应用于海上漂浮式风力发电系统10，并能在该漂浮式风力发电平台100上搭载多台风机20，以提高风力发电效率。
29.实施例一
30.本实施例提供的漂浮式风力发电平台100可参阅图1至图7。
31.请参阅图1和图7，该漂浮式风力发电平台100包括船体110、横向连接结构120以及用于承载风机20的支撑架130，船体110至少有两个，支撑架130也至少有两个，船体110和支撑架130一一对应，如分别设置船体110和支撑架130两个、三个或四个，对应的，可搭载两台、三台或四台风机20，多个船体110沿水平方向间隔设置，且相邻的两个船体110之间通过横向连接结构120连接，以将多个船体110组装起来并提高船体110漂浮在海上的平稳度，每个船体110的顶部分别对应安装有一个向上延伸的支撑架130，相邻的支撑架130沿远离各自重心的方向对称倾斜设置，这样，可以减弱各风机20之间的相互影响，且支撑架130上形成用于安装风机20的安装位140，支撑架130能支撑风机20。
32.可以理解的，本技术实施例提供的漂浮式风力发电平台100，包括船体110、支撑架130和横向连接结构120，结构以及连接关系简单，有利于风力发电平台的组装搭建；并且，该漂浮式风力发电平台100中通过设置多个船体110，并通过横向连接结构120将各船体110连为一体，同时在每个船体110的顶部分别设置一个用于承载风机20的支撑架130，从而使得一个漂浮式风力发电平台100可以搭载多个风机20，从而有效提高了漂浮式风力发电平台100的发电效率。由于各风机20之间是沿水平方向间隔设置的，且相邻的用于安装风机20的支撑架130沿远离各自重心的方向对称倾斜向上延伸，故可以降低风力发电时各风机20之间的相互影响，从而提高各风机20的发电效率。
33.如图1至图4所示，作为一种实施方式，船体110设置为两个，分别为第一船体111和第二船体112，对应的，支撑架130设置两个，分别为第一支撑架131和第二支撑架132，第一船体111和第二船体111沿水平方向间隔设置，且第一船体111和第二船体111相向的两侧部通过横向连接结构120连接；第一支撑架131安装于第一船体111的顶部上，且第一支撑架131上形成有用于安装第一风机21的第一安装部1311；第二支撑架132安装于第二船体112的顶部上，且第二支撑架132上形成有用于安装第二风机22的第二安装部1321，这样，漂浮式风力发电平台100的搭建更简单。
34.如图6所示，作为一种实施方式，第一船体111和第二船体112间隔、平行设置。或者，第一船体111和第二船体112中的至少一者相对于另一者以二者之间距逐渐增大的趋势从一端朝向另一端倾斜延伸，结构简单，并能提高第一船体111和第二船体112漂浮在海上的平稳度，以提高风机20的安装稳定性。示例性地，沿船长方向，第一船体111的首端和第二船体112的首端相互靠拢，使第一船体111和第二船体112在水平方向上形成夹带三角形状。
35.如图1、图5和图7所示，作为一种实施方式，船体110包括甲板113、支撑体114和浮体115，甲板113用于承载风机20和放置相关设备，支撑体114用于连接甲板113和浮体115并作为水线面结构，浮体115提供浮力并承受支撑体114和甲板113的结构重量以及置于船体110上的其他设备的重量，如压载系统的重量，甲板113和浮体115通过支撑体114连接，结构简单，连接方式简单，甲板113位于支撑体114的顶部，浮体115位于支撑体114的底部；甲板
113、支撑体114和甲板113中至少有一者通过横向连接结构120连接相邻的甲板113、相邻的支撑体114和相邻的甲板113中的至少一者，支撑架130安装于甲板113上。
36.在本实施例中，船体110的这种结构设计，在船体110的顶部甲板113搭载支撑架130，这样，甲板113上还留有足够的板面空间，便于放置大量设备，也便于在浮体115进行整体压载时进行重量重心的调整，具体可以调整各设备的放置位置以便于调整重心。
37.如图2所示，示例性地，第一船体111包括第一甲板1111、第一支撑体1112和第一浮体1113，第一甲板1111和第一浮体1113通过第一支撑体1112连接，第一甲板1111位于第一支撑体1112的顶部，第一浮体1113位于第一支撑体1112的底部；第一甲板1111、第一支撑体1112和第一浮体1113中至少有一者通过横向连接结构120与第二船体112连接，第一支撑架131安装于第一甲板1111上，第一船体111的构造简单，可以降低制造第一船体111的难度。
38.进一步地，第二船体112的构造与第一船体111的构造相同，以使结构更简单，更容易搭建漂浮式风力发电平台100。具体地，第二船体112包括第二甲板1121、第二支撑体1122和第二浮体1123，第二甲板1121和第二浮体1123通过第二支撑体1122连接，第二甲板1121位于第二支撑体1122的顶部，第二浮体1123位于第二支撑体1122的底部，第二支撑架132安装于第二甲板1121上。
39.如图1、图2和图6所示，作为一种实施方式，横向连接结构120包括第一连接杆121、第二连接杆122和第三连接杆123，第一甲板1111和第二甲板1121相向的两侧部通过沿第一船体111长度方向间隔设置的第一连接杆121和第二连接杆122连接，第一浮体1113和第二浮体1123相向的两侧部通过第三连接杆123连接，第三连接杆123沿第一船体111的长度方向间隔设置于第一连接杆121和第二连接杆122之间。
40.可理解的，第一连接杆121既能够连接支撑第一船体111和第二船体112，也能提高船体110和支撑架130底部之间的连接结构的强度，第一连接杆121可设于船体110上靠近支撑架130的位置，第二连接杆122用于辅助固定第一船体111和第二船体112并提升二者的连接稳定性，第二连接杆122可设于船体110的首部，第三连接杆123用于当双船体受到横向波浪弯矩时起到抗拉和抗压作用，提高该漂浮式风力发电平台100漂浮于海上的平稳度，第一连接杆121、第二连接杆122和第三连接杆123两两相互平行，可以看出，从第一连接杆121、第二连接杆122和第三连接杆123的侧面来看，三者的端部可以形成三角形，综合来说，横向连接结构120的这种构造设计有助于提升船体110的结构强度，从而提高海上作业的安全度。
41.如图1和图5所示，作为一种实施方式，船体110可以采用常规船体，以有利于将船体110的长度和宽度设计得要更宽和更长，有利于提高船体110的上端面空间，以便于放置一些设备，另外，在不影响船体110稳定性的前提下对浮体115的宽度进行设计以减小水线面面积，具体地，支撑体114的宽度小于浮体115的宽度；且/或，支撑体114的宽度小于甲板113的宽度，可以增加浮体115的排水量，从而平衡由于船体110主尺度增加所带来的运动固有周期减小的效应。
42.如图6所示，作为一种实施方式，在横向连接结构120上设置用于供单点系泊装置(未标示)安装定位的定位部150，例如在第一连接杆121上或者第二连接杆122上的至少一处设置，具体在本实施例中，在第二连接杆122上设置一处，使得漂浮式风力发电平台100可采用单点系泊方式固定，从而使得漂浮式风力发电平台100可以根据风向实现自动对风的
效果，进而保证了各风机20都可以产生较大的发电效率。示例性地，定位部150从第二连接杆122上延伸出，使得包括第一船体111和第二船体112组成的双船体结构可以绕单点系泊装置进行自适应偏航转动，从而实现自动对风功能，定位部150可以是悬臂梁刚体结构。
43.如图1和图6所示，作为一种实施方式，船体110的内部设置有若干根第一连接梁116和若干根第二连接梁117，若干根第一连接梁116沿船体110的长度方向间隔设置，若干根第二连接梁117沿船体110的高度方向间隔设置并与第一连接梁116相交连接，第一连接梁116和第二连接梁117的设置可以提高船体110的结构强度和纵向稳定性，第一连接梁116和第二连接梁117可以相互垂直。
44.如图1、图5和图6所示，作为一种实施方式，船体110的两侧壁沿船体110的宽度方向均延伸出凸台160，凸台160用于配合船体110支撑支撑架130，凸台160具体由甲板113靠近船体110尾部的两侧壁沿船体110宽度方向延伸而得。具体地，船体110具有支撑支撑架130的第一支撑面(未标示)，凸台160具有与第一支撑面相连的第二支撑面(未标示)，第一支撑面与第二支撑面均处于同一水平面，且二者共同形成支撑支撑架130的支撑台面(未标示)，以提高支撑架130与船体110的连接稳定性，从而提升风机20的装载稳定性。
45.如图1至图4和图7所示，作为一种实施方式，第一支撑架131包括顶部形成有第一安装部1311的第一支撑柱1312，第一支撑柱1312安装于第一船体111上，第二支撑架132包括顶部形成有第二安装部1321的第二支撑柱1322，第二支撑柱1322安装于第二船体112上，第一支撑柱1312和第二支撑柱1322以二者之间距逐渐增大的趋势倾斜向上延伸，可以提高支撑架130搭载风机20的稳定性以及提升漂浮式风力发电平台100在海上漂浮的平稳度，而且，支撑架130倾斜设置，可以在减小第一船体111和第二船体112之间的间距的同时，满足风机20大尺寸叶轮在作业状态下，有足够的安全空间。
46.实施例二
47.请参阅图7至图9，本实施例提供的漂浮式风力发电平台100与实施例一的区别主要在于如下所述的结构不同：
48.如图8和图9所示，甲板113、支撑体114和浮体115三者的宽度设计以及横向连接结构120，具体在本实施例中，在保证船体110的整体运动性能以及整体稳定性的前提下，船体110采用小吃水类船体110的结构，以支撑支架架从而支撑风机20，具体地，甲板113、支撑体114和浮体115三者的宽度逐渐变小。进一步地，横向连接结构120包括两根横向连接杆124，相邻的两个船体110相向的两侧部通过横向连接杆124连接，组装简单。
49.如图9所示，作为一种实施方式，在船体110内设置内层甲板118，用于增强船体110的结构强度以及有利于船体110的分舱隔断。
50.如图8所示，进一步地，两个船体110中的其中一个船体110相对于另一个船体110以二者之间的间距逐渐增大的趋势从一端朝向另一端倾斜延伸，两个船体110形成了带夹角的三角形状。
51.另外，在本实施例中，可不设置凸台160。
52.如图1和图7所示，本实施例还提供一种漂浮式风力发电系统10，包括两台风机以及实施例1或实施例2任一种漂浮式风力发电平台100；每个安装位140上分别对应安装一台风机。
53.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，
凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。