一种漂浮式海上风电系统以及控制方法与流程

本发明属于海上风电，具体涉及一种漂浮式海上风电系统以及控制方法。

背景技术：

1、随着海上风电机组逐渐朝着大型化和深远海域发展，采用传统固定式基础的海上风电机组的开发面临基础造价高昂、施工安装困难的重大技术瓶颈，在这种条件下采用漂浮式风电成为主要的解决方案。另外在海上风电机组大型化的趋势下，如果采用传统的单个基础承载单台海上风电机组的方式，单台海上风电机组大型化会面临着建造难度大及运输安装困难的问题，其中运输安装困难主要体现在以下几个方面：海上风电机组的吊装器械超过承载范围、码头容量不够大、码头承载力有限、拖拽船舶超限；与此同时，与单台大型海上风电机组相适用的基础体积更大，用钢量会大幅度增长，并且会面临建造和安装难度大、以及拖拽船舶超过承载范围的问题。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的缺陷，本发明提供一种漂浮式海上风电系统以及控制方法，通过连接单元能提高整个浮式基础平台的承载力，且能在浮式基础平台上安装多个风电机组，并且每个浮式基础单元和每个风电机组的建造以及运输安装成本均较低。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种漂浮式海上风电系统，包括浮式基础平台，所述浮式基础平台包括多个浮式基础单元，相邻所述浮式基础单元通过连接单元连接，每个所述浮式基础单元上均安装有风电机组；所述连接单元包括缸体，所述缸体内设有活塞杆，所述活塞杆从缸体一端伸出并与柔性杆一端固定连接，所述柔性杆另一端与其中一个浮式基础单元铰接，所述缸体另一端与另一个浮式基础单元铰接，所述活塞杆上设有活塞，所述活塞将缸体内腔分为两个分隔腔，两个所述分隔腔内均设有液体阻尼介质，所述活塞上设有用于连通两个分隔腔的活塞孔，两个所述分隔腔还分别与液压马达连接，所述液压马达的输出轴与发电机连接。

4、进一步地，每个所述连接单元上的发电机电路接入各风电机组电路串联形成的总风电场电路。

5、进一步地，每个所述连接单元的活塞杆和柔性杆均为多个且数目相等，且多个所述活塞杆相互平行，所述缸体包括外缸体，所述外缸体内设有多个与活塞杆数目相等的内缸体，每个所述内缸体内插设有一个活塞杆，每个所述活塞杆依次伸出内缸体和外缸体并与相应柔性杆的一端固定连接，各所述柔性杆的另一端均与其中一个浮式基础单元铰接，所述外缸体另一端与另一个浮式基础单元铰接，处于所述内缸体内的活塞杆上套设固定有活塞，所述活塞的内边缘与活塞杆密封连接且外边缘与内缸体内壁密封抵触，所述活塞将内缸体内腔分为两个内分隔腔，两个所述内分隔腔内均设有液体阻尼介质，所述活塞上设有用于连通两个内分隔腔的活塞孔，每个所述内缸体的两个内分隔腔分别与液压马达连接，所述液压马达和发电机均设置于外缸体内并设置于内缸体外。

6、进一步地，各所述柔性杆的另一端铰接于第一安装座上，所述第一安装座固定于其中一个浮式基础单元上，所述外缸体另一端铰接于第二安装座上，所述第二安装座固定于另一个浮式基础单元上。

7、进一步地，所述缸体的内腔为两个，所述活塞杆插设于缸体的其中一个内腔内，所述活塞将缸体的上述其中一个内腔分为两个分隔腔，所述液压马达和发电机设置于缸体的另一个内腔内。

8、进一步地，所述柔性杆另一端铰接于第三安装座上，所述第三安装座固定于其中一个浮式基础单元上，所述缸体另一端铰接于第四安装座上，所述第四安装座固定于另一个浮式基础单元上。

9、进一步地，所述浮式基础平台包括多行平行布置的浮式基础平台节段，每行所述浮式基础平台节段包括其中几个浮式基础单元，相邻两行所述浮式基础平台节段中的相邻浮式基础单元之间交错排布并共用系泊点。

10、进一步地，所述浮式基础单元包括甲板，所述甲板下表面上固定有三个立柱，三个所述立柱均匀分布于甲板下表面上，所述立柱之间通过横撑连接，每个所述立柱下端均固定有垂荡浮筒，每个所述浮式基础单元上的风电机组安装于甲板上。

11、进一步地，相邻所述浮式基础单元的相邻立柱之间均通过连接单元进行连接，且所述连接单元设置于立柱的吃水线位置处，相邻所述浮式基础单元的相邻垂荡浮筒之间共用系泊点。

12、上述漂浮式海上风电系统的控制方法，包括以下控制方式：

13、1)当相邻所述浮式基础单元之间产生相向运动时，相应所述连接单元的活塞杆向缸体内部推进，所述活塞随同活塞杆运动，且使其中一个所述分隔腔的体积变大并使另一个分隔腔的体积变小，体积变小的所述分隔腔内的液体阻尼介质受到挤压，且其中一部分液体阻尼介质通过活塞孔向体积变大的分隔腔内流动并产生节流阻尼，以抑制相邻所述浮式基础单元之间继续产生相向运动，另一部分液体阻尼介质则被推入所述液压马达，并且所述液压马达中的一部分液体阻尼介质被抽至体积变大的分隔腔内，以驱动输出轴转动，并带动所述发电机发电；

14、2)当相邻所述浮式基础单元之间产生相反运动时，相应所述连接单元的活塞杆受到拉力并向缸体外移动，所述活塞随同活塞杆运动，且使其中一个所述分隔腔的体积变小并使另一个分隔腔的体积变大，体积变小的所述分隔腔内的液体阻尼介质受到挤压，且其中一部分液体阻尼介质通过活塞孔向体积变大的分隔腔内流动并产生节流阻尼，以抑制相邻所述浮式基础单元之间继续产生相反运动，另一部分液体阻尼介质则被推入所述液压马达，并且所述液压马达中的一部分液体阻尼介质被抽至体积变大的分隔腔内，以驱动输出轴转动，并带动所述发电机发电。

15、相对于现有技术，本发明的有益效果为：

16、本发明的漂浮式海上风电系统，包括浮式基础平台，所述浮式基础平台包括多个浮式基础单元，相邻所述浮式基础单元通过连接单元连接，每个所述浮式基础单元上均安装有风电机组；这样浮式基础单元在波浪、潮流作用下产生运动，当相邻浮式基础单元之间产生相向或相反运动时，活塞在缸体内运动，液体阻尼介质在两个分隔腔之间流动，液体阻尼介质与活塞产生剧烈的摩擦，液体阻尼介质在通过活塞孔时产生巨大的节流阻尼，这样连接单元能将浮式基础单元在环境作用下由于六自由度运动产生的动能，一部分通过活塞在液体阻尼介质中的运动转化为热量耗散掉，使活塞运动速度逐渐降低，达到阻尼耗能的目的，从而减小相邻浮式基础单元之间的运动响应，另一部分通过驱动液压马达的输出轴转动并带动发电机发电，以转化为电能，进一步抑制相邻浮式基础单元之间的运动响应，达到消能的作用。因此连接单元能在相邻浮式基础单元之间提供柔性浮动支撑，进而能提高整个浮式基础平台的承载力，且每个浮式基础单元上均安装有风电机组，进而整个浮式基础平台上能安装多个风电机组，能承载更大的机组容量，在海上风电机组大型化的趋势下，若采用传统的单个基础承载单台海上风电机组的方式，单台海上风电机组和单个基础均会出现大型化，而本发明由于整个浮式基础平台由多个浮式基础单元形成，这样每个浮式基础单元不会出现大型化，且每个浮式基础单元上的风电机组也不会出现大型化，因而每个浮式基础单元和每个风电机组的建造以及运输安装成本均较低，能避免大型风电机组所面临的建造难度大、吊装器械超过承载范围、码头容量不够大、码头承载力有限、拖拽船舶超限的问题，且能避免大型基础所面临的建造和安装难度大、以及拖拽船舶超过承载范围的问题。

17、本发明中，每个连接单元上的发电机电路接入各风电机组电路串联形成的总风电场电路；这样当相邻浮式基础单元之间产生相向或相反运动时，连接单元将浮式基础单元在环境作用下由于六自由度运动产生的动能转化为电能，并且转化后的电能进一步提高了整个漂浮式海上风电系统的机组容量，另外当风电机组断电时，可以关闭活塞孔，这样当相邻浮式基础单元之间产生相向或相反运动时，连接单元能将浮式基础单元在环境作用下由于六自由度运动产生的动能更多地转化为电能。