[發(fā)明專利]一種具有減隔振功能的半潛式風力發(fā)電機平臺

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• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN110182326A
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)明（設計）人: 劉震卿;熊世樹;樊貽成
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學
• 主分類號: B63B35/44
• 分類號: B63B35/44;F03D13/25
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孔娜;曹葆青

本發(fā)明屬于浮式海上風力發(fā)電機相關技術領域，其公開了一種具有減隔振功能的半潛式風力發(fā)電機平臺，該發(fā)電機平臺包括支撐結(jié)構(gòu)、減振阻尼組件及球鉸，所述支撐結(jié)構(gòu)為上下層框架結(jié)構(gòu)，其上層通過所述球鉸連接于發(fā)電機組件；所述減振阻尼組件連接所述發(fā)電機組件及所述支撐結(jié)構(gòu)，其用于減少所述發(fā)電機組件受到的振動；所述減振阻尼組件包括多個阻尼器及多個彈簧，多個所述阻尼器繞所述發(fā)電機組件均勻排布；所述阻尼器的一端連接于所述支撐結(jié)構(gòu)，另一端通過所述彈簧連接于所述發(fā)電機組件。本發(fā)明能夠顯著降低海上風力發(fā)電機的運動幅度，從而增加整個發(fā)電機平臺的穩(wěn)定性，為大功率浮式海上風力發(fā)電設備提供了安全可靠的平臺支撐基礎結(jié)構(gòu)。

技術領域

本發(fā)明屬于浮式海上風力發(fā)電機相關技術領域，更具體地，涉及一種具有減隔振功能的半潛式風力發(fā)電機平臺。

背景技術

由于傳統(tǒng)能源在過去幾十年中日益枯竭，可再生能源，尤其是風能，比以往任何時候都受到更多關注，風能因其在減少溫室氣體排放方面的重要作用而得到廣泛認可，因此風能的開發(fā)在過去幾十年中經(jīng)歷了快速增長。隨著風力發(fā)電在全球范圍內(nèi)持續(xù)快速增長，由于海上風力資源比陸上風能具有許多特別的優(yōu)勢，近年來風力發(fā)電機作為風能收集裝置已經(jīng)從陸上發(fā)展到海上。然而隨著水深的增加，固定底部海上風力發(fā)電機的施工難度和成本迅速增加。事實上，利用浮式基礎支撐深水海上風力發(fā)電機將帶來許多重要的好處，主要是：與深水中的固定底部相比成本更低，在施工和安裝程序方面具有更好的靈活性，易于拆卸和退役，為浮式基礎設計提供了各種技術解決方案。因此，浮式基礎概念已經(jīng)成為深水海上風力發(fā)電機的替代方案。

海上風力發(fā)電機可分為三類：翼梁型、半潛式和張力腿平臺型。由于Statoil開發(fā)的Hywind概念基于細長的深吃水下部結(jié)構(gòu)，是典型的翼梁型。由于翼梁型具有出色的穩(wěn)定性，經(jīng)過不斷的理論研究和現(xiàn)場監(jiān)測，Hywind概念最終在2017年世界上第一個浮式電場Hywind Scotland商業(yè)化，這是海上風力發(fā)電機歷史上的一個里程碑。與其他兩種類型的基礎，即翼梁和張力腿平臺類型相比，半潛式基礎是有利的，因為基礎的建造，組裝和調(diào)試甚至風力發(fā)電機的安裝都可以在碼頭上完成，安裝了風力發(fā)電機的成品基礎可以通過拖船拖出并展開。與半潛式基礎系泊系統(tǒng)的安裝相關的成本相對低于其他類型的浮式基礎，與其他兩種浮式基礎相比，半潛式基礎對風荷載激勵的水動力特性，由于深度吃水而更好。原因很明顯，當吃水變大時，自燃垂蕩周期較長。特別地，在垂蕩運動期間，波激勵力在平衡位置幾乎消失。半潛式基礎的縱蕩響應類似于翼梁類型的響應，優(yōu)于張力腿平臺型；另一方面，半潛式基礎的橫搖運動小于翼梁類型。

在現(xiàn)階段的海上風力發(fā)電機領域，浮式海上風力發(fā)電機平臺基礎大多采用翼梁型基礎，而這樣帶來的問題是為了保持整體穩(wěn)定性，降低整個結(jié)構(gòu)的重心和穩(wěn)心，翼梁尺寸需要較大，成本也較高。對于半潛式平臺的研究還處于積極探索階段，現(xiàn)有的半潛式平臺結(jié)構(gòu)雖然采取了很多復雜的處理措施，但效果仍舊難以令人滿意。相應地，本領域存在著發(fā)展一種整體穩(wěn)定性較優(yōu)的具有減隔振功能的半潛式風力發(fā)電機平臺的技術需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種具有減隔振功能的半潛式風力發(fā)電機平臺，其基于現(xiàn)有浮式基礎的工作特點，研究及設計了一種穩(wěn)定性較好的具有減隔振功能的半潛式風力發(fā)電機平臺。所述發(fā)電機平臺的發(fā)電機組件與支撐結(jié)構(gòu)通過球鉸相連接，且所述發(fā)電機組件與所述支撐結(jié)構(gòu)之間設置了減振阻尼組件，由此能夠顯著降低海上風力發(fā)電機的運動幅度，從而增加整個發(fā)電機平臺的穩(wěn)定性，為大功率浮式海上風力發(fā)電設備提供了安全可靠的平臺支撐基礎結(jié)構(gòu)。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種具有減隔振功能的半潛式風力發(fā)電機平臺，所述發(fā)電機平臺包括支撐結(jié)構(gòu)、減振阻尼組件及球鉸，所述支撐結(jié)構(gòu)為上下層框架結(jié)構(gòu)，其上層通過所述球鉸連接于發(fā)電機組件；所述減振阻尼組件連接所述發(fā)電機組件及所述支撐結(jié)構(gòu)，其用于減少所述發(fā)電機組件受到的振動；

所述減振阻尼組件包括多個阻尼器及多個彈簧，多個所述阻尼器繞所述發(fā)電機組件均勻排布；所述阻尼器的一端連接于所述支撐結(jié)構(gòu)，另一端通過所述彈簧連接于所述發(fā)電機組件。