[發(fā)明專利]用于深海海面的帶吸力式沉箱的平臺(tái)浮式風(fēng)電機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310393625.4
• 申請(qǐng)日: 2013-09-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103423093A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王迎光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): F03D9/00
• 分類號(hào): F03D9/00;F03D11/00
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種海上漂浮式風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種用于深海海面的帶吸力式沉箱的平臺(tái)浮式風(fēng)電機(jī)。

背景技術(shù)

早期的近海單樁固定式風(fēng)電機(jī)制造費(fèi)用高，將單樁深插入海底的施工過(guò)程復(fù)雜，僅限于在水深小于20米時(shí)采用，一般情況下最大僅能發(fā)出3.5兆瓦的電力。近年來(lái)海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)已逐漸由淺水區(qū)域向深水區(qū)域發(fā)展，美國(guó)麻省理工學(xué)院和美國(guó)國(guó)家可再生實(shí)驗(yàn)室首先提出了深水平臺(tái)機(jī)構(gòu)式浮式風(fēng)電機(jī)的概念，平臺(tái)機(jī)構(gòu)式浮式風(fēng)電機(jī)在陸上加工和進(jìn)行分段安裝，在海平面上進(jìn)行大合攏，且整個(gè)平臺(tái)機(jī)構(gòu)式浮式風(fēng)電機(jī)在海中是可移動(dòng)式的，經(jīng)過(guò)計(jì)算人們發(fā)現(xiàn)同等狀況下平臺(tái)機(jī)構(gòu)式風(fēng)電機(jī)僅為單樁固定式風(fēng)電機(jī)費(fèi)用的1/3，研究者估計(jì)平臺(tái)機(jī)構(gòu)式風(fēng)電機(jī)的工作水深可達(dá)100米到200米，可以被布置得離海岸更遠(yuǎn)，一臺(tái)平臺(tái)機(jī)構(gòu)式風(fēng)電機(jī)能發(fā)出5兆瓦的電力。

平臺(tái)機(jī)構(gòu)的張力腿一般由鋼管制成，其上部與平臺(tái)機(jī)構(gòu)的底腳相連，其下部與固定在海床內(nèi)的錨樁相連。將錨樁固定在海床內(nèi)需要進(jìn)行水下打樁作業(yè)，不但作業(yè)成本高，而且作業(yè)施工困難。

水下打樁機(jī)很笨重，制造成本高，更換困難，而且按照近海風(fēng)電規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)水下打樁機(jī)產(chǎn)生的高噪聲是不能被接受的，而且因?yàn)樗麓驑蹲鳂I(yè)必須在一年中的特定時(shí)段才可進(jìn)行，這將導(dǎo)致近海風(fēng)電場(chǎng)的施工建設(shè)嚴(yán)重拖期，成本急劇增加。因而如何降低近海風(fēng)電機(jī)的基礎(chǔ)安裝費(fèi)用和安裝時(shí)的噪聲污染、縮短基礎(chǔ)安裝周期成了人們急待解決的問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN103174159A，公開(kāi)日2013-06-26，公開(kāi)了一種海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單管樁基礎(chǔ)裝置，包括：管樁、過(guò)渡段、周向剪力鍵和灌漿層；所述過(guò)渡段套設(shè)在所述管樁的上部，所述管樁的下部能夠插設(shè)于海床中；所述灌漿層充填在所述管樁和所述過(guò)渡段之間；所述周向剪力鍵沿所述管樁軸線方向多層間隔固定在所述管樁外壁和/或所述過(guò)渡段內(nèi)壁上且埋設(shè)在所述灌漿層內(nèi)。由于在管樁的外壁和過(guò)渡段內(nèi)壁上設(shè)置有周向剪力鍵，該周向剪力鍵埋設(shè)在灌漿層內(nèi)，因而可以提高管樁與過(guò)渡段的連接強(qiáng)度，將過(guò)渡段傳遞過(guò)來(lái)的豎向力、水平彎矩和扭轉(zhuǎn)力矩有效傳遞給管樁再傳遞給海床，并且可以減低海上風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)單管樁基礎(chǔ)裝置的制造成本。但該現(xiàn)有系統(tǒng)的風(fēng)電機(jī)基礎(chǔ)安裝費(fèi)用很高、安裝周期仍然很長(zhǎng)，安裝單樁基礎(chǔ)時(shí)仍然需要租用非常昂貴的打樁船，打樁過(guò)程耗時(shí)長(zhǎng)，噪聲污染高；灌漿養(yǎng)護(hù)也需要幾天的時(shí)間來(lái)完成，而且該現(xiàn)有技術(shù)也僅限于在水深小于20米時(shí)采用，所安裝的單臺(tái)風(fēng)電機(jī)一般情況下最大僅能發(fā)出3.5兆瓦的電力。

中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN102191767，公開(kāi)日2011-09-21，公開(kāi)了一種甲板升降式作業(yè)平臺(tái)，其包含：平臺(tái)本體，該平臺(tái)本體形成從平面視的矩形狀；數(shù)個(gè)支柱，該支柱可任意穿插且向垂直方向延伸的設(shè)在該平臺(tái)本體的四角落部，且由油壓千斤頂頂起系統(tǒng)使該平臺(tái)本體可任意升降的移動(dòng)；行走橫梁，該行走橫梁于鋪設(shè)在該平臺(tái)本體的甲板長(zhǎng)軸方向的兩個(gè)行走軌道上可任意行走；移動(dòng)作業(yè)臺(tái)車，該移動(dòng)作業(yè)臺(tái)車系在該行走橫梁上，于鋪設(shè)在該平臺(tái)本體的甲板橫軸方向的移動(dòng)軌道上可任意移動(dòng)；吊桿旋轉(zhuǎn)臺(tái)，該吊桿旋轉(zhuǎn)臺(tái)可任意旋轉(zhuǎn)的架設(shè)在該移動(dòng)作業(yè)臺(tái)車上；及二吊桿，該二左右的吊桿組成一雙吊桿，且裝設(shè)在該吊桿旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，以提供一種作業(yè)效率、穩(wěn)定性及安全性較佳的甲板升降式作業(yè)平臺(tái)。但該技術(shù)為單樁式風(fēng)電機(jī)，安裝單樁基礎(chǔ)時(shí)仍然需要打樁作業(yè)，打樁過(guò)程耗時(shí)長(zhǎng)，噪聲污染高；基礎(chǔ)安裝費(fèi)用將很高、安裝周期仍將很長(zhǎng)，而且該現(xiàn)有技術(shù)也將僅限于在水深小于20米時(shí)采用，所安裝的單臺(tái)風(fēng)電機(jī)一般情況下最大僅能發(fā)出3.5兆瓦的電力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種用于深海海面的帶吸力式沉箱的平臺(tái)浮式風(fēng)電機(jī)，克服了現(xiàn)有技術(shù)近海風(fēng)電機(jī)基礎(chǔ)安裝費(fèi)用高、噪聲污染高、安裝周期長(zhǎng)、適用水深淺、所安裝的單臺(tái)風(fēng)電機(jī)發(fā)電功率小的缺點(diǎn)，具有整個(gè)系統(tǒng)的風(fēng)電機(jī)基礎(chǔ)安裝便捷、安裝成本低、安裝噪聲污染低、不會(huì)對(duì)海床造成傷害、可安裝在距岸更遠(yuǎn)的深水區(qū)域、所安裝的單臺(tái)風(fēng)電機(jī)發(fā)電功率更大等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括：風(fēng)電機(jī)以及依次設(shè)置于其底部的塔筒、帶有張力腿的平臺(tái)機(jī)構(gòu)以及吸力式沉箱。

所述的吸力式沉箱由鋼板焊接而成，沉箱底部為開(kāi)口式，在吸力式沉箱的頂部設(shè)有排水短管和法蘭，整個(gè)吸力式沉箱是一個(gè)完整的單元。

所述的平臺(tái)機(jī)構(gòu)包括：甲板平臺(tái)、浮體以及系泊機(jī)構(gòu)，其中：甲板平臺(tái)的底部與浮體相連，浮體的底部與系泊機(jī)構(gòu)相連。