一种风波融合发电平台及抗倾覆快速平衡系统

本发明涉及可再生能源利用，特指一种风波融合发电平台及抗倾覆快速平衡系统。

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，其重心设计低于浮心，浮体具有自稳特性，水线面较小，因此所受到的波浪荷载也较小，但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浮式风机基体受到更大的载荷，同时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。传统的风机浮式基础稳定性设计，通常采用减小水线面积、加大半浅浮式基础立柱间距、降低平台重心或提高浮体浮心增加抗倾覆回复力矩的方法，但是此类方法常常带来浮体结构受到较大的弯矩载荷，对半潜平台的强度设计提出了更高的要求；其次通过调节压载水分布来调整重心从而改变力矩分布调整倾角，但是此方法响应滞后，调节速度慢。我国南海海域面积广阔，波浪、风力资源丰富，水深较深，但同时海洋环境恶劣、台风频发、极端海况下浮式风波融合平台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。因此如何设计降低浮式摇动响应幅值是深远海漂浮式风波融合平台设计的关键技术。

3、专利号为202320776671.1的实用新型专利公开了一种波浪能漂浮式海上风机基础型式，其主要包括浮体、中央轴管、连接杆件、钢架、发电装置、锚链、张力腿结构等。本实用新型中央轴管底部设置了张力腿结构，在波浪与水流的作用下，浮体基本只围绕中央轴管做垂荡运动，不产生水平运动，降低了波浪、水流对风机基础的倾覆作用，提高了风机基础整体的稳定性。

4、但是在对比文件1中，其采用的中心管振动水柱波浪能装置和振动水柱压缩空气做功，利用中心管振动水柱式波浪能装置可以降低波浪、水流对风机基础的倾覆作用，是被动式，且响应速度慢，且其通过调节压载水分布来调整重心从而改变力矩分布调整倾角，但是此方法响应滞后，调节速度慢，不适用于水深较深，但同时海洋环境恶劣、台风频发、极端海况下。

技术实现思路

1、本发明的发明目的在于：为了解决现有技术中所存在的问题，本发明提供了一种风波融合发电平台及抗倾覆快速平衡系统。

2、为了解决现有技术中所存在的问题，本发明采用以下技术方案：

3、一种风波融合发电平台及抗倾覆快速平衡系统，包括有半潜式平台基体，还包括有至少三个振荡浮子式波浪能吸波浮体和平台快速平衡控制系统；

4、每个所述振荡浮子式波浪能吸波浮体分别与所述平台快速平衡控制系统相连接；

5、所述振荡浮子式波浪能吸波浮体用于吸收波浪能，所述平台快速平衡控制系统用于根据所述振荡浮子式波浪能吸波浮体所吸收的波浪能调整所述半潜式平台基体的平衡。

6、作为本发明风波融合发电平台及抗倾覆快速平衡系统的技术方案的一种改进，每个所述振荡浮子式波浪能吸波浮体包括有吸波浮体主体、半潜立柱和轴向轴承；

7、所述半潜立柱通过所述轴向轴承设置在所述半潜式平台基体上，所述吸波附体主体沿所述半潜立柱的周向设置，且所述吸波附体主体的设置有多个液压组件，每个所述液压组件分别连接所述吸波附体主体的上面和所述半潜立柱的上面。

8、作为本发明风波融合发电平台及抗倾覆快速平衡系统的技术方案的一种改进，所述平台快速平衡控制系统包括有至少三个液压组件，所述液压组件的液压缸通过管道连通能量转换系统，所述能量转换系统包括有多个储能罐。

9、作为本发明风波融合发电平台及抗倾覆快速平衡系统的技术方案的一种改进，多个所述储能罐包括有至少一个低油压储能罐和多个高油压储能罐；

10、所述管道包括有第一分支管道和第二分支管道，所述第一分支管道与所述低油压储能罐相连通，所述第二分支管道分别与多个所述高油压储能罐相连通；

11、所述液压缸与所述多个高油压储能罐之间还设置有多向转换液控伺服阀；

12、所述第一分支管道上设置有第一单向阀，所述第二分支管道上设置有第二单向阀。

13、作为本发明风波融合发电平台及抗倾覆快速平衡系统的技术方案的一种改进，所述平台快速平衡控制系统包括有平台倾角测量仪、电传系统和液控系统；所述平台倾角测量仪设置在浮式风机上，所述平台倾角测量仪用于调整倾角，以调整所述振荡浮子式吸波浮体的阻尼的差异性。

14、作为本发明风波融合发电平台及抗倾覆快速平衡系统的技术方案的一种改进，所述半潜式平台基体包括有基体主体，所述基体主体连接有至少三个支撑杆，至少三个所述支撑杆沿圆周方向均匀设置；

15、每个所述支撑杆上设置有所述振荡浮子式波浪能吸波浮体。

16、作为本发明风波融合发电平台及抗倾覆快速平衡系统的技术方案的一种改进，所述基体主体的中部设置有浮式风机。

17、作为本发明风波融合发电平台及抗倾覆快速平衡系统的技术方案的一种改进，每个所述振荡浮子式吸波浮体的下部连接有系泊系统。

18、本发明的有益效果：

19、在本发明中，其振荡浮子式波浪能吸波浮体采用液压能量转换方式将吸波浮体的动能转换为液压能；同时利用pto阻尼的设定与开启液压缸个数来控制吸波浮体的浮托力平衡平台，解决平台在风浪环境下出现超范围的倾覆问题。

技术特征：

1.一种风波融合发电平台及抗倾覆快速平衡系统，包括有半潜式平台基体，其特征在于，还包括有至少三个振荡浮子式波浪能吸波浮体和平台快速平衡控制系统；

2.根据权利要求1所述的风波融合发电平台及抗倾覆快速平衡系统，其特征在于，每个所述振荡浮子式波浪能吸波浮体包括有吸波浮体主体、半潜立柱和轴向轴承；

3.根据权利要求1所述的风波融合发电平台及抗倾覆快速平衡系统，其特征在于，所述平台快速平衡控制系统包括有至少三个液压组件，所述液压组件的液压缸通过管道连通能量转换系统，所述能量转换系统包括有多个储能罐。

4.根据权利要求3所述的风波融合发电平台及抗倾覆快速平衡系统，其特征在于，多个所述储能罐包括有至少一个低油压储能罐和多个高油压储能罐；

5.根据权利要求1所述的风波融合发电平台及抗倾覆快速平衡系统，其特征在于，所述平台快速平衡控制系统包括有平台倾角测量仪、电传系统和液控系统；所述平台倾角测量仪设置在浮式风机上，所述平台倾角测量仪用于调整倾角，以调整所述振荡浮子式吸波浮体的阻尼的差异性。

6.根据权利要求1所述的风波融合发电平台及抗倾覆快速平衡系统，其特征在于，所述半潜式平台基体包括有基体主体，所述基体主体连接有至少三个支撑杆，至少三个所述支撑杆沿圆周方向均匀设置；

7.根据权利要求6所述的风波融合发电平台及抗倾覆快速平衡系统，其特征在于，所述基体主体的中部设置有浮式风机。

8.根据权利要求1所述的风波融合发电平台及抗倾覆快速平衡系统，其特征在于，每个所述振荡浮子式吸波浮体的下部连接有系泊系统。

技术总结
本发明涉及可再生能源利用技术领域，特指一种风波融合发电平台及抗倾覆快速平衡系统，包括有半潜式平台基体、至少三个振荡浮子式波浪能吸波浮体和平台快速平衡控制系统；至少三个所述振荡浮子式波浪能吸波浮体环绕设置在所述半潜式平台基体的外部，所述振荡浮子式波浪能吸波浮体用于吸收波浪能，且通过所述平台快速平和控制系统控制所述振荡浮子式吸波浮体的平衡。在本发明中，其振荡浮子式波浪能吸波浮体采用液压能量转换方式将吸波浮体的动能转换为液压能，同时利用PTO阻尼的设定与开启液压缸个数来控制吸波浮体的浮托力平衡平台，解决平台在风浪环境下出现超范围的倾覆问题。

技术研发人员：王文胜,盛松伟,王振鹏,王坤林,陈敏
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：2024/2/25