一种带十字平板型阻尼系统的浮式风机发电平台

本发明涉及海上浮式风电设备，尤其涉及一种带十字平板型阻尼系统的浮式风机发电平台。

背景技术：

1、风能由于太阳辐射到地球表面各部分受热不均匀引起大气层中的压力不平衡，气压梯度的作用下产生风，也即空气流动产生的动能，通常由于海上无障碍物遮挡，风速较陆上更高，风切变更小，湍流强度小，有稳定的主导方向，年利用小时长，离岸10km的海上可利用风能为陆上2-3倍，除此之外海上风电不占用土地资源，且接近沿海用电负荷中心。我国海岸线长达18000多千米，岛屿众多，蕴藏着巨大的海上风电资源，据评估我国近海50m等深线海域10m高风能资源总储量约为8.83ⅹ108kw，技术可开发量为5.70ⅹ108kw，深海区域的风电开发潜力更是不可限量。

2、对于半潜平台式漂浮式风机，由于顶部风轮高程较高，在额定风速下，风倾力矩容易导致较大的平台纵摇，根据国内外的浮式风机工作特性参数查询，一般要求浮式风机工作状态下最大倾角≤10°，极限工作状态下最大倾角≤15°，波浪与风共同作用于浮式风机平台会引起较大的载荷，甚至导致基体发生较大倾覆危险，这种状态会导致浮式风机处于非正常工作状态；此外在波浪与风的作用下，浮式风机平台常常发生大幅度位移运动，导致锚泊系统系泊线趋于绷紧状态，引起锚泊载荷受力出现极端较大载荷，使得锚泊系统设计困难重重。

3、我国南海海域面积广阔，风力资源丰富，水深较深，但同时海洋环境恶劣、台风频发、极端海况下浮式风机的摇动运动响应幅值更加剧烈，严重影响浮式风机的发电效率和安全性，同时平台大幅度的位移运动也导致锚泊载荷出现脉冲极值现象，大大增加了锚泊设计标准和工程设计成本。因此如何设计降低浮式风机摇动响应幅值是深远海漂浮式风机设计的关键技术。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种带十字平板型阻尼系统的浮式风机发电平台。

2、本发明是通过以下技术方案来实现的：一种带十字平板型阻尼系统的浮式风机发电平台，包括半潜式平台基体、水平轴风机、十字平板型阻尼系统和悬链线锚泊系统；所述半潜式平台基体漂浮在海上，其上部位于海面上，其下部位于海水中；所述水平轴风机矗立在所述半潜式平台基体上侧中心位置上，所述十字平板型阻尼系统通过悬链悬挂在所述半潜式平台基体下侧中心位置上；所述悬链线锚泊系统设有若干个，通过悬链线均匀连接在所述半潜式平台基体上。

3、半潜式平台基体为整个装置提供浮力及支撑力，水平轴风机用于发电；十字平板型阻尼系统可降低装置整体的重心，使浮心高于重心，增加平台稳定性，降低平台倾角极值；悬链线锚泊系统可使装置获得锚泊功能。

4、所述半潜式平台基体包括桁架结构和三条立柱；所述桁架结构构成所述半潜式平台基体的框架；所述桁架结构横截面为三角形结构，所述桁架结构的三个角分别与三条立柱中部分别连接；所述立柱垂直插入海水中。桁架结构，可使半潜式平台基体具有坚固稳定的结构。

5、所述十字平板型阻尼系统为呈十字型设置的阻尼板，阻尼板横截面呈十字型；所述阻尼板十字交汇的上端面通过悬链悬挂在所述半潜式平台基体下侧中心位置上。阻尼板呈十字型外形特征，使其具有较大的附加质量与辐射阻尼水动力特征，在水中运动响应迟钝，在波浪作用下，半潜式平台基体与水平轴风机处于自由面附近，运动响应运动幅度较大且响应波浪周期较灵敏，而处于水中的阻尼板由于运动响应迟滞，响应共振周期极大。

6、所述阻尼板为采用大密度金属材料制成的板块。大密度金属材料制成的阻尼板，其自重较大，重心低，有利于使平台位移减小。

7、三条所述立柱为具有中空结构的立柱，所述悬链线锚泊系统通过悬链线固定在所述立柱下侧面。

8、所述悬链线锚泊系统包括悬链线和固定锚，所述固定锚通过悬链线与所述立柱固定连接。

9、所述半潜式平台基体还包括浮体，所述浮体安装在所述桁架结构上。

10、与现有技术对比，本发明的优点在于：本装置在波浪作用下，悬挂的水下阻尼板提高了浮式平台在波浪下的稳定性，降低其运动响幅值，大大减小了锚泊系统由于浮体漂移运动导致的锚泊载荷；同时由于半潜平台浮力向上，阻尼板重力向下，两者形成较大的恢复力矩，保障发电平台发生倾覆危险；本装置利用水下阻尼板作为浮式风机平台在波浪作用下的调谐质量阻尼器，实现平台高稳性、抗倾覆功能，同时降低其运动响应与运动倾角，降低锚泊受载、保障浮式风机的安全稳定运营。

技术特征：

1.一种带十字平板型阻尼系统的浮式风机发电平台，其特征在于：包括半潜式平台基体、水平轴风机、十字平板型阻尼系统和悬链线锚泊系统；所述半潜式平台基体漂浮在海上，其上部位于海面上，其下部位于海水中；所述水平轴风机矗立在所述半潜式平台基体上侧中心位置上，所述十字平板型阻尼系统通过悬链悬挂在所述半潜式平台基体下侧中心位置上；所述悬链线锚泊系统设有若干个，通过悬链线均匀连接在所述半潜式平台基体上。

2.根据权利要求1所述的带十字平板型阻尼系统的浮式风机发电平台，其特征在于：所述半潜式平台基体包括桁架结构和三条立柱；所述桁架结构构成所述半潜式平台基体的框架；所述桁架结构横截面为三角形结构，所述桁架结构的三个角分别与三条立柱中部分别连接；所述立柱垂直插入海水中。

3.根据权利要求1所述的带十字平板型阻尼系统的浮式风机发电平台，其特征在于：所述十字平板型阻尼系统为呈十字型设置的阻尼板，阻尼板横截面呈十字型；所述阻尼板十字交汇的上端面通过悬链悬挂在所述半潜式平台基体下侧中心位置上。

4.根据权利要求3所述的带十字平板型阻尼系统的浮式风机发电平台，其特征在于：所述阻尼板为采用大密度金属材料制成的板块。

5.根据权利要求2所述的带十字平板型阻尼系统的浮式风机发电平台，其特征在于：三条所述立柱为具有中空结构的立柱，所述悬链线锚泊系统通过悬链线固定在所述立柱下侧面。

6.根据权利要求5所述的带十字平板型阻尼系统的浮式风机发电平台，其特征在于：所述悬链线锚泊系统包括悬链线和固定锚，所述固定锚通过悬链线与所述立柱固定连接。

7.根据权利要求2所述的带十字平板型阻尼系统的浮式风机发电平台，其特征在于：所述半潜式平台基体还包括浮体，所述浮体安装在所述桁架结构上。

技术总结
本发明公开了一种带十字平板型阻尼系统的浮式风机发电平台，包括半潜式平台基体、水平轴风机、十字平板型阻尼系统和悬链线锚泊系统；所述半潜式平台基体漂浮在海上，其上部位于海面上，其下部位于海水中；所述水平轴风机矗立在所述半潜式平台基体上侧中心位置上，所述十字平板型阻尼系统通过悬链悬挂在所述半潜式平台基体下侧中心位置上；所述悬链线锚泊系统设有若干个，通过悬链线均匀连接在所述半潜式平台基体上。本装置利用水下阻尼板作为浮式风机平台在波浪作用下的调谐质量阻尼器，实现平台高稳性、抗倾覆功能，同时降低其运动响应与运动倾角，降低锚泊受载、保障浮式风机的安全稳定运营。

技术研发人员：王文胜,乐婉贞,叶寅,王振鹏,盛松伟
受保护的技术使用者：中国科学院广州能源研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22