[發明專利]塔架高度降低的浮動風力渦輪機結構及其重量優化方法

在審

• 申請號: 201580067529.8
• 申請日: 2015-10-27
• 公開（公告）號: CN107250534A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 安德斯·瓦明·雷布斯多夫;邁克爾·弗雷德克
• 申請（專利權）人: 遠景能源（江蘇）有限公司
• 主分類號: F03D13/25
• 分類號: F03D13/25;F03D17/00;F03D7/04
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司44100
• 代理人: 李德魁

技術領域

本發明涉及一種優化風力渦輪機結構重量的方法，其包括設置在離岸地基上的風力渦輪機。

本發明還涉及一種風力渦輪機結構，其包括設置為安裝在位于離岸位置的離岸地基上的風力渦輪機。

背景技術

眾所周知，用于風力渦輪機的浮動地基是設計為在運行和極端情況下，向風力渦輪機提供足夠的穩定性和浮力的大型重型結構。還已知在風力渦輪機傾斜時，風力渦輪機塔架充當大型力距臂，因此浮動地基還必須抵消傾斜時浮動地基受到的彎矩。傳統上，通過增加浮動地基的尺寸和重量來解決這個問題，這增加了生產成本，可選地，以及安裝成本。

另外，在風力渦輪機塔架的頂部需要額外的結構強度，以平衡此彎矩和由于風載以及波流載荷使風力渦輪機塔架受到的結構載荷。通常地，這通過向風力渦輪機塔架的頂端增加額外材料解決，由此增加風力渦輪機塔架的重量，并且由此增加生產成本。

風力渦輪機應當具有的塔架高度為風力渦輪機葉片長度的二到三倍之間，這提供了在更高高度處風力渦輪機塔架的成本和增大的功率輸出能力之間的最佳平衡。

本申請人的美國專利申請US 2014/0219797 A1，公開了位于浮動地基上的局部變槳距風力渦輪機，其被系泊在海床。該風力渦輪機包括兩片風力渦輪機葉片，每片具有連接至可變槳距的外葉片部分的內葉片部分，外葉片部分變槳距以大致保持向轉子輪轂作用恒定的合成推力值。由于此變槳距方案，浮動地基的尺寸和重量因此可減小。

EP 2080899 A1公開了位于浮動的柱狀浮標型地基上的雙葉片風力渦輪機，該地基經由連接至底端的錨定纜線錨泊至海床。在此配置中，驅動機構設置在浮動地基上，彈性可彎曲的塔架部分和轉子軸部分位于轉子和驅動機構之間。風力渦輪機的壓力和載荷集中在這些彈性部分上，因此他們很可能失效。此外，由于轉子和風力渦輪機塔架相對于浮動地基的大傾斜范圍，風力渦輪機塔架仍然將會承受大的彎矩。

US 8192160 B2也公開了位于浮動的柱狀浮標型地基上的風力渦輪機，該地基經由連接至地基一側的錨定纜線錨泊至海床。在正常運行中，能夠通過向設置在浮動地基內的壓載艙泵入水或從壓載艙泵出水，并同時調整錨定纜線的長度，來調節機艙相對于名義海平面的高度。壓載艙的數量基于風速進行調節。調節機構及其密封裝置增加了浮動地基的復雜度和生產成本。錨定纜線的張緊導致了各個錨環之間的加速磨損，進而縮短了錨定系統的工作壽命。

US 2010/0119370 A1公開了一種風力渦輪機，其中風力渦輪機的控制系統控制變槳距機構，并連接至波高傳感器。控制系統設置為基于來自波高傳感器的測量數據而確定海浪高度(波高)。控制系統向變槳距機構發出控制信號，該變槳距機構隨后將風力渦輪機葉片變槳距使其不受風影響，并由此當檢測到大浪時使轉子失速。該申請并未提及地基類型或風力渦輪機的高度。

發明目的

本發明的一個目的是提供一種解決上述現有技術的問題的解決方案。

本發明的一個目的是提供一種優化風力渦輪機塔架和離岸地基的重量的方法。

本發明的一個目的是提供另一種運行風力渦輪機的方法，其允許風力渦輪機的高度降低。

本發明的一個目的是提供另一種風力渦輪機結構，其允許在減小彎矩的同時優化風力渦輪機塔架和離岸地基的重量。

發明內容

本發明的目的通過優化風力渦輪機結構的重量的方法實現，風力渦輪機結構包括設置在離岸地基上的風力渦輪機，該風力渦輪機包括轉子，該轉子具有至少兩個風力渦輪機葉片和轉子輪轂，風力渦輪機還包括風力渦輪機塔架，其中該方法包括步驟：

-提供風力渦輪機，海平面與風力渦輪機葉片尖端的最低位置之間的距離等于或小于20米，

-至少測量波高，

-根據測得的波高運行風力渦輪機，

-如果至少測得的波高超出預設閾值，將轉子定位在停置位置，在該位置風力渦輪機葉片與海平面之間的間距最大。

這提供了通過減少風力渦輪機葉片尖端的最低位置與平均海平面或名義海平面之間的間距，優化風力渦輪機的重量以及離岸地基的重量的簡易方法。或者，海平面可以定義為漲潮的平均海平面或者退潮的平均海平面。例如，海平面可被定義為最高天文潮汐位(HAT)的海平面或平均大潮高潮位(MHWS)的海平面。不需要壓艙系統根據風速或者在極端風況的情況下來相對海平面升高或降低風力渦輪機。這個方法特別適合用于具有兩片或三片風力渦輪機葉片的風力渦輪機。