[實用新型]海上風電波浪能支撐平臺

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720177038.5
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN206903815U
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設計）人: 李向東;褚曉廣;孔英;蔡彬;王乃哲;郭登鵬;衣學濤
• 申請（專利權）人: 曲阜師范大學
• 主分類號: F03D13/25
• 分類號: F03D13/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種海上風電波浪能支撐平臺，尤其是一種應用于大中型海上風電的多能混合塔架平臺穩(wěn)定調(diào)控系統(tǒng)，確保海上風力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

背景技術

風力發(fā)電作為一種清潔、發(fā)展前景廣闊的可再生能源，一直是世界各國的能源發(fā)展戰(zhàn)略。傳統(tǒng)海上風電的塔架直接構(gòu)建于海底，但海水的高鹽度以及海水的波浪和潮汐運動，極易造成塔架腐蝕和沖擊扭曲，同時風電機槳葉產(chǎn)生的傾覆力矩，極易導致塔架側(cè)翻，嚴重影響塔架使用壽命，并且塔架構(gòu)置在海底使得風電系統(tǒng)的安裝、制造以及維護成本增高，嚴重制約著海上風電的發(fā)展。近年來，一種基于漂浮基座的新型海上風電應運而生，它以漂浮基座為風機塔架基礎，實現(xiàn)了風電系統(tǒng)塔架穩(wěn)定，降低了海上風電安裝成本，但漂浮基座引入使得海上風電系統(tǒng)重心過高，易受波動性風速和波浪的干擾，系統(tǒng)平衡性和穩(wěn)定性相對較差，控制難度加大極易導致風電系統(tǒng)的傾覆與側(cè)翻，同時平臺穩(wěn)定調(diào)控還需風機發(fā)出電能予以調(diào)整，極大降低了風電系統(tǒng)的發(fā)電功率。海洋波浪能嚴格無污染和蘊含容量大，并具有和海上風電天然耦合優(yōu)勢，201210030258.7公開一種支撐海上風機和海洋能發(fā)電機的預應力混凝土浮式平臺，塔架平穩(wěn)采用水泵調(diào)控浮筒水質(zhì)量來實現(xiàn)的，水泵供電來源于水平軸和垂直軸風力發(fā)電，并提出光伏和波浪能發(fā)電的理念，但光伏和波浪能發(fā)電是以電耦合形式與風電機組耦合，導致能量利用系數(shù)低，同時未就波浪能發(fā)電安裝和捕獲方式作出較為詳細闡述，且平臺的主動調(diào)控能力相對較弱，影響風電系統(tǒng)的安全和可靠性。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的技術任務是針對上述技術中存在的不足，提供一種海上風電波浪能支撐平臺。

本實用新型解決上述技術問題采用的技術方案為：海上風電波浪能支撐平臺采用風能、波浪能以及壓縮儲能等混合儲能方式，主被動混合調(diào)整塔架平衡，確保海上風電平臺穩(wěn)定，包括風電平臺浮體、波浪能俯仰橢球、壓縮空氣儲能以及中央控制單元，采用風能、波浪能以及壓縮儲能等混合儲能方式，主被動混合調(diào)整塔架平衡，確保海上風力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性；所述風電平臺浮體包括主浮體、浮體支撐以及對稱排列的平衡浮筒，主浮體為風電平臺提供浮力支撐，平衡浮筒經(jīng)浮體支撐與主浮體剛性連接，被動調(diào)整塔架平衡；所述波浪能俯仰橢球捕獲波浪能，主動調(diào)整塔架平衡；所述壓縮空氣儲能為波浪能俯仰橢球的調(diào)控裝置以及能量轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)，包括俯仰橢球調(diào)控裝置、高壓氣罐以及氣罐壓力穩(wěn)定機構(gòu)，控制波浪能平衡浮球運行在最大捕獲、受限捕獲以及被動捕獲三種狀態(tài)；所述中央控制單元為DSP28335CPU數(shù)據(jù)采集和控制板，實時采集風速、波浪波高、波速、平臺側(cè)仰角等數(shù)據(jù)，決策平臺平衡狀態(tài)以及調(diào)控波浪能俯仰橢球捕獲狀態(tài)。

所述海上平臺包括主浮體、浮體支撐以及4個對稱排列的平衡浮筒，主浮體為圓桶形，與塔架同心剛性連接，為風電平臺浮體提供浮力支撐，內(nèi)部從上至下依次放置高壓氣罐、膨脹機、發(fā)電機以及變流器，使風電系統(tǒng)重心保持在海平面以下，隨風電系統(tǒng)的隨機側(cè)仰，浸潤體積發(fā)生變化產(chǎn)生隨動恢復力矩，結(jié)合風電平臺浮體重力矩，隨動調(diào)控風電平臺側(cè)仰角。

所述平衡浮筒為圓桶形，在主浮體四周對稱分布，與主浮體經(jīng)浮體支撐剛性連接，內(nèi)部放置壓縮空氣儲能的部分結(jié)構(gòu)，風電平臺的隨機側(cè)仰，個浮筒之間產(chǎn)生差額浸潤體積，經(jīng)浮體支撐轉(zhuǎn)換為平衡恢復力矩，被動平衡風電平臺側(cè)翻力矩。

所述波浪能俯仰橢球為4個橢球形浮體，與俯仰中軸U型連接，在海水中圍繞俯仰中軸做俯仰運動，中央控制單元根據(jù)風速、波浪、平臺側(cè)仰角等數(shù)據(jù)，分別獨立決策波浪能俯仰橢球的運行狀態(tài)，在風電平臺主浮體以及平衡浮筒為俯仰基點的情況下，通過調(diào)控壓縮空氣儲能的工作狀態(tài)，控制波浪能橢球浮體的俯仰頻率和角度，產(chǎn)生俯仰力矩，結(jié)合風電平臺浮體的被動恢復力矩，主被動混合調(diào)控風電平臺穩(wěn)定。