[發(fā)明專利]一種漂浮式風(fēng)電場(chǎng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110442496.4
• 申請(qǐng)日: 2011-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN102454553A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊科;劉強(qiáng);黃宸武;徐建中
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所
• 主分類號(hào): F03D9/00
• 分類號(hào): F03D9/00;B63B35/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種漂浮式風(fēng)電場(chǎng)，尤其是一種海底地質(zhì)條件要求低、水下作業(yè)量小、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性好、且實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單的漂浮式風(fēng)電場(chǎng)。

背景技術(shù)

隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，風(fēng)資源的開發(fā)利用逐漸由陸地轉(zhuǎn)向海洋。與陸地相比，海上風(fēng)資源具有風(fēng)速更大，湍流度更低，風(fēng)切變更小，風(fēng)向更穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。另一方面，海上風(fēng)電場(chǎng)靠近人口眾多、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、能源需求量大的沿海城市，不需要進(jìn)行長(zhǎng)距離高壓輸電，而且海面可利用面積廣闊，不存在土地占用等問題。因此，海上風(fēng)資源的開發(fā)利用受到世界各國(guó)越來越多的重視。

目前，海上風(fēng)力機(jī)一般都安裝在固定于海床的平臺(tái)上，這種固定式海上風(fēng)力發(fā)電平臺(tái)對(duì)海床地質(zhì)條件要求高，水下作業(yè)量大，只適用于潮間帶等淺水海域。對(duì)于較深海域，以及離岸較遠(yuǎn)的海域，漂浮式平臺(tái)是一個(gè)較好的選擇。但是，采用漂浮式平臺(tái)需要在海床上安裝一定數(shù)量的錨，對(duì)于一個(gè)漂浮式風(fēng)電場(chǎng)，如果每一臺(tái)風(fēng)力機(jī)下方都安裝錨，成本將會(huì)很高，而且需要對(duì)大片深水海床進(jìn)行地質(zhì)勘探，從而進(jìn)一步提高了漂浮式海上風(fēng)電的成本，也限制了漂浮式風(fēng)力發(fā)電所能應(yīng)用的海域。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中，漂浮式風(fēng)電場(chǎng)需要在深水海床安裝大量的錨、海底作業(yè)量大、對(duì)海底地質(zhì)條件要求高、經(jīng)濟(jì)性差等不足，本發(fā)明提出一種新型的漂浮式風(fēng)電場(chǎng)，這種風(fēng)電場(chǎng)是一種對(duì)海底地質(zhì)條件要求低、水下作業(yè)量小、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性好、且實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單的漂浮式風(fēng)電場(chǎng)，尤其適合風(fēng)力機(jī)數(shù)量較多的適用于近海或者靠近深海的大型海上漂浮式風(fēng)電場(chǎng)，對(duì)于海上風(fēng)能資源的利用具重大實(shí)用意義。

(二)技術(shù)方案

針對(duì)上述所要解決的技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下：

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種部署漂浮式風(fēng)電場(chǎng)的方法，包括：

使多個(gè)離岸漂浮式風(fēng)力機(jī)漂浮到所需離岸位置，將所述多個(gè)離岸漂浮式風(fēng)力機(jī)進(jìn)行陣列布置形成漂浮式風(fēng)電場(chǎng)，布置至少一圈漂浮式消波裝置將所述漂浮式風(fēng)電場(chǎng)包圍，所述漂浮式消波裝置和所述漂浮式風(fēng)電場(chǎng)外圍的風(fēng)力機(jī)分別使用錨定系統(tǒng)錨定到海床或湖床上，所述漂浮式消波裝置和所述漂浮式風(fēng)電場(chǎng)外圍的風(fēng)力機(jī)之間使用系鏈連接，相鄰的兩個(gè)風(fēng)力機(jī)之間使用系鏈相互連接，連接時(shí)系鏈的一端同一個(gè)風(fēng)力機(jī)的塔架的中部偏下的位置相連，系鏈的另一端同另一個(gè)相鄰的風(fēng)力機(jī)的漂浮平臺(tái)的靠近底部的位置相連。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種漂浮式風(fēng)電場(chǎng)，所述風(fēng)電場(chǎng)部署在海上或湖泊上，包括：

外圍帶有錨定系統(tǒng)的多個(gè)風(fēng)力機(jī)和內(nèi)部不帶有錨定系統(tǒng)的多個(gè)風(fēng)力機(jī)，每個(gè)風(fēng)力機(jī)包括風(fēng)輪、塔架、發(fā)電機(jī)及漂浮平臺(tái)，所述塔架具有上端以及耦聯(lián)到所述漂浮平臺(tái)的下端，所述風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)耦聯(lián)且所述風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)靠近所述塔架的上端安裝，所述漂浮平臺(tái)漂浮在水中以將風(fēng)力機(jī)支撐在水面上方，其特征在于：

所述錨定系統(tǒng)耦合到所述外圍風(fēng)力機(jī)的漂浮平臺(tái)以將所述外圍風(fēng)力機(jī)錨定到海床或湖床上；為保證所述內(nèi)部風(fēng)力機(jī)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，相鄰兩個(gè)風(fēng)力機(jī)之間通過柔性系鏈相互聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)時(shí)系鏈的一端同一個(gè)風(fēng)力機(jī)塔架的中部偏下的位置連接，系鏈的另一端同相鄰的另一個(gè)風(fēng)力機(jī)的漂浮平臺(tái)的靠近底部的位置連接；

在所述風(fēng)電場(chǎng)的外圍還布置有至少一圈帶有錨定系統(tǒng)的漂浮式消波裝置，所有風(fēng)力機(jī)被所述漂浮式消波裝置包圍在其中，所述漂浮式消波裝置通過錨定系統(tǒng)被錨定到海床或湖床上，所述外圍風(fēng)力機(jī)通過系鏈同漂浮式消波裝置連接。

通過本發(fā)明的上述技術(shù)方案可知，漂浮式風(fēng)電場(chǎng)中外圍的風(fēng)力機(jī)使用錨定系統(tǒng)固定到海床或湖床上、內(nèi)部的風(fēng)力機(jī)通過系鏈相互連接，由于本發(fā)明的錨定系統(tǒng)和系鏈布置方式，如果內(nèi)部的某個(gè)風(fēng)力機(jī)朝一個(gè)方向發(fā)生偏移或傾斜，相反方向的索鏈就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反方向的拉力或轉(zhuǎn)矩促使其保持原來的位置和豎直狀態(tài)，從而保證了所述內(nèi)部風(fēng)力機(jī)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，外圍的風(fēng)力機(jī)則通過錨定系統(tǒng)保持穩(wěn)定。本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)安排可以在減少錨定系統(tǒng)的前提下，而保持風(fēng)電場(chǎng)中全部風(fēng)力機(jī)的穩(wěn)定性。同時(shí)，由于漂浮式消波裝置的存在，將所有漂浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)圍在中間，波浪經(jīng)過時(shí)，能量被耗散或吸收，能夠大大消除波浪對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的影響，同時(shí)還能方便的利用波浪能發(fā)電，增加漂浮式風(fēng)電場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。

優(yōu)選的，所述外圍和/或內(nèi)部風(fēng)力機(jī)為水平軸風(fēng)力機(jī)或垂直軸風(fēng)力機(jī)。

優(yōu)選的，在所述漂浮平臺(tái)的靠近底部的位置的外圍固設(shè)有消波板，用以進(jìn)一步耗散或吸收波浪能量。

優(yōu)選的，所述漂浮式消波裝置為波浪能發(fā)電裝置。

優(yōu)選的，所述漂浮平臺(tái)在靠近底部的位置設(shè)置有配重，所述配重使所述漂浮平臺(tái)克服風(fēng)力而穩(wěn)定。