海上漂浮式风机基础及海上风力发电机的制作方法

本发明涉及海上风电，具体涉及海上漂浮式风机基础及海上风力发电机。

背景技术：

1、目前，主流的海上漂浮式风力机主要采用直立圆柱形塔筒的形式支撑上部的风电机组。

2、这种方案中，在上部风机较重、叶片较长的情况下，因为底部支撑结构的大幅度摇摆，所受载荷非常大，必须要加大圆柱形塔筒的直径，使其能够承受较大的载荷。

3、这无疑会导致成本过高，且重量增加。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种海上漂浮式风机基础及海上风力发电机，以解决需增大塔筒直径抵抗载荷，导致重量和成本增加，底部支撑结构受载荷大的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种海上漂浮式风机基础，包括风电机组、支撑结构和浮体平台，支撑结构包括直立设置的主支撑杆以及至少两根倾斜设置的辅支撑杆，主支撑杆和所有的辅支撑杆的顶端汇集构成安装平台，风电机组连接于安装平台上；浮体平台包括至少三个漂浮装置，漂浮装置一一对应地连接于支撑结构的底端。

3、有益效果：通过设置支撑结构，将风电机组连接在支撑结构的顶端，采用至少三根支撑杆对风电机组起到支撑作用，代替了传统直径较大的塔筒结构，支撑结构刚度大，抗变形能力强，顶部加速度小，结构所受惯性力显著下降；且上部结构重量显著下降，则浮体需要提供的浮力下降，下部支撑的浮体平台的重量也随之下降，进一步降低结构的建造成本。

4、在一种可选的实施方式中，风电机组为上风向风机。

5、有益效果：采用上风向风机，通过测风系统协同主动偏航控制系统，动态调节机组对准来流风向，能够实现一定角度内的快速主动偏航，避免单点系泊对风速度慢的缺点。

6、在一种可选的实施方式中，辅支撑杆的长度大于主支撑杆的长度，辅支撑杆间隔分布于主支撑杆的两侧。

7、有益效果：辅支撑杆采用斜撑方式支撑上部的风电机组，相比单根直立支撑塔筒，能够采用更少的材料，抵抗强大的风推力和运动引起的惯性力。两根或两根以上的辅支撑杆相对于主支撑杆倾斜在两侧分布，从而形成稳定的支持结构，保证辅支撑杆能够分担弯矩，保证支撑结构的强度。

8、在一种可选的实施方式中，还包括单点系泊装置，单点系泊装置位于风电机组的进风侧。

9、有益效果：通过设置单点系泊装置，能够实现被动偏航，使得漂浮装置在外部载荷作用下，始终处于受载最小的状态，有利于结构安全及延长疲劳寿命；风电机组在一定角度内能够进行主动偏航，提高偏航效率，避免出现偏航失效，实现最佳对风发电状态。

10、在一种可选的实施方式中，辅支撑杆采用桁架结构。

11、有益效果：辅支撑杆采用桁架结构，能够节省材料，减重降本，进一步降低上部结构的重量，下部支撑的浮体平台的重量也随之下降，进一步降低结构的建造成本；且，辅支撑杆采用桁架结构，受力分布更加合理。

12、在一种可选的实施方式中，单点系泊装置与主支撑杆底部的漂浮装置连接，单点系泊装置的一端适于锚固在海床上。

13、有益效果：这样设置，可以将单点系泊装置设置在风电机组的进风侧，从而实现上风向风机与偏航控制系统协作。

14、在一种可选的实施方式中，单点系泊装置包括延长杆，延长杆的一端和主支撑杆底部的漂浮装置连接，延长杆的另一端连接系泊缆。

15、有益效果：通过设置延长杆，能够将系泊点设置在离风电机组较远的位置，这样能够增大结构偏航时的弯矩，改善被动偏航效果。

16、在一种可选的实施方式中，浮体平台还包括连接基础，漂浮装置连接于连接基础上；支撑结构的底端分别连接于连接基础的角上。

17、有益效果：这样设置，一方面，能够连接支撑结构，提高海上漂浮式风机基础整个结构的稳定性和结构强度，另一方面，能够将多个漂浮装置连接于一体，保证浮体平台的稳定性。

18、在一种可选的实施方式中，连接基础为三角形，连接基础包括第一连接边，第一连接边与主支撑杆的底端相对设置，延长杆与第一连接边的中线共线。

19、有益效果：这样设置，连接基础设为三角形，结构紧凑，稳定可靠，且连接基础的三个角可分别对应连接主支撑杆和两个辅支撑杆的底端，保证结构稳定性。将延长杆与第一连接边的中线共线设置，使得漂浮装置在外部载荷作用下，始终处于受力最小的状态，有利于结构安全及延长疲劳寿命。

20、第二方面，本发明还提供了一种海上风力发电机，包括以上技术方案中任一项的海上漂浮式风机基础。

21、有益效果：因为海上风力发电机包括海上漂浮式风机基础，具有与海上漂浮式风机基础相同的效果，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种海上漂浮式风机基础，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的海上漂浮式风机基础，其特征在于，所述风电机组(1)为上风向风机。

3.根据权利要求1或2所述的海上漂浮式风机基础，其特征在于，所述辅支撑杆(202)的长度大于所述主支撑杆(201)的长度，所述辅支撑杆(202)间隔分布于所述主支撑杆(201)的两侧。

4.根据权利要求1或2所述的海上漂浮式风机基础，其特征在于，所述辅支撑杆(202)采用桁架结构。

5.根据权利要求1或2所述的海上漂浮式风机基础，其特征在于，还包括单点系泊装置(4)，所述单点系泊装置(4)位于所述风电机组(1)的进风侧。

6.根据权利要求5所述的海上漂浮式风机基础，其特征在于，所述单点系泊装置(4)与所述主支撑杆(201)底部的漂浮装置(301)连接，所述单点系泊装置(4)的一端适于锚固在海床上。

7.根据权利要求6所述的海上漂浮式风机基础，其特征在于，所述单点系泊装置(4)包括延长杆(401)，所述延长杆(401)的一端和所述主支撑杆(201)底部的漂浮装置(301)连接，所述延长杆(401)的另一端连接系泊缆(402)。

8.根据权利要求7所述的海上漂浮式风机基础，其特征在于，所述浮体平台(3)还包括连接基础(302)，所述漂浮装置(301)连接于所述连接基础(302)上；所述支撑结构(2)的底端分别连接于所述连接基础(302)的角上。

9.根据权利要求8所述的海上漂浮式风机基础，其特征在于，所述连接基础(302)包括第一连接边(3021)，所述第一连接边(3021)与所述主支撑杆(201)的底端相对设置，所述延长杆(401)与所述第一连接边(3021)的中线共线。

10.一种海上风力发电机，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的海上漂浮式风机基础。

技术总结
本发明涉及海上风电技术领域，公开了海上漂浮式风机基础及海上风力发电机，海上漂浮式风机基础包括风电机组、支撑结构和浮体平台，支撑结构包括直立设置的主支撑杆以及至少两根倾斜设置的辅支撑杆，主支撑杆和所有的辅支撑杆的顶端汇集构成安装平台，风电机组连接于安装平台上；浮体平台包括至少三个漂浮装置，漂浮装置一一对应地连接于支撑结构的底端。本发明通过设置支撑结构，对风电机组起到支撑作用，代替了传统直径较大的塔筒结构，支撑结构刚度大，抗变形能力强，顶部加速度小，结构所受惯性力显著下降；且上部结构重量显著下降，则浮体需要提供的浮力下降，下部支撑的浮体平台的重量也随之下降，进一步降低结构的建造成本。

技术研发人员：唐博进,吴松熊,张子良,秦明
受保护的技术使用者：中国长江三峡集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19