[發明專利]聯合波浪能和風力發電的筒型基礎結構及其施工方法

在審

• 申請號: 202210583024.9
• 申請日: 2022-05-26
• 公開（公告）號: CN114991195A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 任建宇;樂叢歡;張浦陽;丁紅巖
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E02D27/42
• 分類號: E02D27/42;F03D13/25;F03B13/24
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 吳學穎

本發明公開了一種聯合波浪能和風力發電的筒型基礎結構及其施工方法，包括一體結構的下部分艙型筒型基礎和上部分艙型振蕩水柱式波浪能轉換裝置；分艙型筒型基礎包括外筒體、蓋板、分艙板，外筒體內部由分艙板劃分為多個邊艙和一個中間艙；每個艙室頂部均設置球閥；分艙型振蕩水柱式波浪能轉換裝置包括中央立柱、振蕩外筒、加勁板；加勁板設置于中央立柱和振蕩外筒之間，將環空劃分為多個振蕩水柱式發電艙室，加勁板和分艙板一一對應；分艙型振蕩水柱式波浪能轉換裝置和分艙型筒型基礎之間有間隙；每個振蕩水柱式發電艙室頂部均設置氣動渦輪發電機。本發明可利用筒型基礎吸力下沉的優點，在提高結構綜合發電效率的同時降低了施工周期和施工成本。

技術領域

本發明涉及一種新型海上基礎結構，更具體的說，是涉及一種聯合波浪能和風力發電的筒型基礎結構及其施工方法。

背景技術

碳排放與國家的經濟發展密切相關，溫室氣體的增加會對生命系統形成威脅，優化能源結構可以實現從源頭上減碳、控碳。大力發展海上新能源是實現“碳達峰、碳中和”目標的主要手段之一。近年來，海上風電發展迅速，據世界海上風電論壇(WFO)最新發布的《2020年全球海上風電報告》統計，2020年，全球海上風電新增容量仍然超過2019年，為5206MW，年新增裝機容量再創歷史新高，截止2020年年底，全球海上風電累計裝機容量為32510MW。

海上風電基礎結構的形式多種多樣，其中筒型基礎具有可整體拖航、安裝和回收方便的優點；波浪能發電是繼潮汐發電之后發展最快的一種海洋能源，而振蕩水柱式波浪能發電裝置具有性能穩定和結構形式簡單的優點。據國際海洋能組織Ocean EnergySystem(OES)調查顯示，海洋能開發潛力巨大，世界波浪能儲量為29500TWh/年，資源總儲量約為全球現階段用電量2倍以上。目前海洋能發電裝置總裝機容量約535MW，不到全球總電力裝機的0.4％，大多數海洋能技術仍處開發階段。據國際可再生能源署IRENA預測，全球海洋能裝機容量預計未來5年可達3.0GW，到2030年和2050年分別實現70GW和350GW。

發明內容

基于充分開發并利用海上新能源、降低度電成本的設計要求，本發明提出了一種聯合波浪能和風力發電的筒型基礎結構及其施工方法，可利用筒型基礎吸力下沉的優點，在提高結構綜合發電效率的同時降低了施工周期和施工成本。

本發明的目的可通過以下技術方案實現。

本發明聯合波浪能和風力發電的筒型基礎結構，包括下部分艙型筒型基礎和上部分艙型振蕩水柱式波浪能轉換裝置；

所述分艙型筒型基礎設置為一體結構，包括外筒體，所述外筒體上端設置有蓋板，所述外筒體內部由分艙板分為中間艙和邊艙；所述中間艙和每個邊艙的艙室頂部均設置有用于進排水排氣的球閥，基礎結構在安裝時通過球閥向外抽水抽氣，使艙室內氣壓低于大氣壓強，從而使分艙型筒型基礎貫入地基中，回收時通過向艙室內注水打氣，從而將分艙型筒型基礎頂出泥面；

所述分艙型振蕩水柱式波浪能轉換裝置設置為一體結構，包括中央立柱、振蕩外筒、加勁板；所述振蕩外筒下部懸空，且同軸嵌套設置于中央立柱外部，所述加勁板設置于中央立柱和振蕩外筒之間，將中央立柱和振蕩外筒之間環空劃分為N個振蕩水柱式發電艙室；所述加勁板與分艙型筒型基礎中的分艙板一一對應，所述加勁板下端延伸至振蕩外筒外部，使得分艙型振蕩水柱式波浪能轉換裝置和分艙型筒型基礎之間有一定的間隙，從而使得海浪進入艙室內部；每個振蕩水柱式發電艙室頂部均設置有氣動渦輪發電機，所述氣動渦輪發電機在雙向氣流的作用下同向轉動，在海浪的作用下，壓縮艙室內空氣，帶動氣動渦輪發電機發電。

所述外筒體、內筒體、分艙板的軸向長度均相等。

所述中央立柱上部設置有法蘭盤，用于安裝風力發電機的塔筒和機頭。

本發明的目的還可通過以下技術方案實現。

本發明聯合波浪能和風力發電的筒型基礎結構的施工方法，包括以下步驟：