[實用新型]一種半潛式海上風電基礎結構

有效

• 申請號: 201520291810.7
• 申請日: 2015-05-07
• 公開（公告）號: CN204753618U
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 孫文;劉超;張平;張積樂
• 申請（專利權）人: 山東電力工程咨詢院有限公司
• 主分類號: E02D27/42
• 分類號: E02D27/42;E02D27/52
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本實用新型涉及一種半潛式海上風電基礎結構。

背景技術

海上風力風電是綠色清潔和可再生能源，因此，受到世界各國的高度重視，各國政府均采用電價補貼的方式鼓勵發展海上風電產業。我國則更是通過政策調控的手段進一步推動海上風電產業的發展，因此，全國沿海省份紛紛規劃了近海風電場。由于海上風電場對海洋生態環境會產生一定的影響，各國政府已開始限制近海風電場的開發，而將海上風電產業推向深水(50m)。這意味著浮式海上風電基礎結構將是未來海上風電場開發的發展方向。目前，浮式風電基礎結構主要來自于浮式海洋石油平臺的概念——Spar、TLP和半潛式。但是海上風電基礎結構的受力與海洋平臺有較大的區別——風荷載遠遠大于浪流荷載，且風荷載的作用點較高，對基礎結構產生較大的力矩作用，從而導致浮式結構大幅度的縱、橫搖運動，而縱橫搖運動將改變葉片的空氣動力效應，降低風輪機的風能轉換效率。

水深大于50m后，經濟型海上風電基礎結構是浮式結構，目前的浮式結構主要有三種形式——Spar、TLP和半潛式，其中Spar和TLP的吃水較大，因此，適用較深水的海上風電場開發，而半潛式的吃水較淺，適用的水深范圍較大。但由于風機的風荷載力矩較大，導致半潛式結構的縱、橫搖運動幅度較大，從而降低了風力機的風能轉換效率，使得半潛式結構的水動力性能遠不及Spar和TLP，應用受到限制。

目前的半潛式海上風電基礎結構采用三角形結構，如圖1所示，三個立柱連接在星形或三角形浮箱上，浮箱的上半部分是浮力艙，下半部分是壓載艙，兩種方案中也包括圓形立柱。上述方案不僅造成結構的不對稱(結構受到不同方向的風荷載時，其運動性能有較大差異，從而改變了風機的發電效率)，同時，現有結構的底部浮箱使結構的浮心較低，而高聳的風機質量使海上風力發電機組的結構重心較高，這就降低了系統的穩定性，使結構的水動力性能變差，從而產生較大的運動響應，降低風力發電的效率。

總之，現有技術的缺點：

1、浮箱不對稱，造成不同方向風(浪)荷載作用下的結構運動不同，從而使風機在不同風向時的風能轉換效率不同，對電網的波動影響較大。

2、浮心較低，重心較高，結構的水動力性能較差。

實用新型內容

為解決現有技術存在的不足，本實用新型公開了本實用新型提出了一種對稱性和水動力性能較好的浮式海上風電基礎結構，在保持其吃水較淺的優點同時，通過降低重心和提高浮心兩個主要措施來改善它的水動力性能。

為實現上述目的，本實用新型的具體方案如下：

一種半潛式海上風電基礎結構，包括壓載艙，所述壓載艙的邊緣垂直設置有多個立柱，壓載艙的中心垂直設置有中心立柱，所述多個立柱對稱分布在壓載艙的邊緣，多個立柱及中心立柱均設置在壓載艙的同一個平面上，每個立柱均通過水面浮箱與中心立柱相連。

所述多個立柱中相鄰兩個立柱之間的壓載艙上設置有多個圓孔。

所述每個立柱與中心立柱之間還設置有起到支撐作用的撐桿，所述撐桿對稱分布在水面浮箱的上方及下方。

所述壓載艙為圓盤形壓載艙。

所述立柱為圓柱形立柱。

所述圓孔的個數為三個。

所述立柱的個數為三個，三個立柱對稱布置在壓載艙上。

所述多個立柱為結構相同的立柱。

本申請的壓載艙采用圓盤形壓載艙，因為：如果采用方形壓載艙，則應采用四個立柱，即方形的每個角上設置一個立柱，如果采用三立柱，則方形壓載艙一定有兩個角懸空，易產生彎曲振動。

本申請的圓柱形立柱，采用圓柱形立柱的水動力荷載優于方形立柱。

本申請的圓孔數量可以大于三個，但總的開孔面積不能大于壓載艙面積的20％。

安裝時，壓載艙浮于水面。工作時，壓載艙浸于水下，平臺吃水滿足穩性要求。

圓盤形壓載艙是軸對稱的，結構對水動力荷載沒有選擇性。

本實用新型的有益效果：

本申請的結構的水動力性能對稱；浮心高；重心低。圓盤型壓載艙的作用是改善結構水動力性能的對稱性，降低結構的重心，增加結構的垂蕩阻尼；水面浮箱的作用是提高浮心，浮心的提高和重心的降低能夠大大提高浮式結構的穩性，結構的對稱性和垂蕩阻尼能夠大大地改善了結構的水動力性能。壓載艙上的圓孔是通孔以減小結構升沉運動的阻力，圓形壓載艙上表面安裝四個立柱，其中三個立柱設置在壓載艙的邊緣，呈等邊三角形布置，中心立柱設置在壓載艙中心，三個立柱分別與中心立柱由水面浮箱和撐桿相連，所有構件之間采用焊接連接。

附圖說明