[發(fā)明專利]一種配備光伏系統(tǒng)的半潛式單體化垂直軸風(fēng)電場

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211401027.2
• 申請(qǐng)日: 2022-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN115653841A
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 闖振菊;張奧博;常欣;胡安康;劉社文;何朕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號(hào): F03D9/25
• 分類號(hào): F03D9/25;F03D13/25;F03D3/00;F03D3/02;H02S10/12;H02S20/32
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 修睿;李洪福

本發(fā)明提供一種配備光伏系統(tǒng)的半潛式單體化垂直軸風(fēng)電場，包括半潛式基礎(chǔ)、錨泊系統(tǒng)、鋼質(zhì)框架結(jié)構(gòu)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)及光伏系統(tǒng)，所述錨泊系統(tǒng)連接在半潛式基礎(chǔ)的下部，所述鋼質(zhì)框架結(jié)構(gòu)的底端連接在半潛式基礎(chǔ)的上部，所述鋼質(zhì)框架結(jié)構(gòu)為多層框架式結(jié)構(gòu)，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)及光伏系統(tǒng)均設(shè)置在其上，框架結(jié)構(gòu)由梁和柱組成的，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)為垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，各風(fēng)力發(fā)電機(jī)交叉排布于框架結(jié)構(gòu)上，所述光伏系統(tǒng)放置于未安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)的梁結(jié)構(gòu)上，光伏板的傾角和朝向隨著太陽位置的變化進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明對(duì)空間的使用非常充分，也提高了單位海域面積的能源利用率。本發(fā)明具備大型化商業(yè)化的可行性，可廣泛應(yīng)用于海上清潔能源的開發(fā)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海上新能源領(lǐng)域，尤其涉及一種配備光伏系統(tǒng)的半潛式單體化垂直軸風(fēng)電場。

背景技術(shù)

當(dāng)前，全球能源發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)愈發(fā)嚴(yán)峻，全球氣候變化、環(huán)境污染和化石能源枯竭日益成為亟需解決的現(xiàn)實(shí)問題。面對(duì)越來越嚴(yán)峻的能源形勢，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)向可再生能源資源的開發(fā)已經(jīng)逐漸成為各國的共識(shí)。在可再生能源技術(shù)中，風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電都是發(fā)展迅猛、極具前景的發(fā)電方式。風(fēng)能是一種重要的自然資源，取之不盡，用之不竭。我國有綿長的海岸線，海洋存在的風(fēng)能非常豐富。合理利用海洋資源，構(gòu)建風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整是國家目前倡導(dǎo)的能源戰(zhàn)略，對(duì)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。隨著技術(shù)手段不斷發(fā)展，海上風(fēng)電場的數(shù)量不斷增加、規(guī)模不斷擴(kuò)大。據(jù)全球風(fēng)能理事會(huì)的研究統(tǒng)計(jì)，到2030年全球海上風(fēng)電每年新增裝機(jī)容量將突破30GW，未來10年新增海上風(fēng)電裝機(jī)容量將超過205GW。太陽能資源近乎無限，利用太陽能發(fā)電的光伏發(fā)電技術(shù)前景廣闊，同時(shí)光伏發(fā)電也不產(chǎn)生任何環(huán)境污染，是滿足未來社會(huì)需求的理想能源。光伏板的生產(chǎn)也已形成一個(gè)高度發(fā)達(dá)的生產(chǎn)鏈。國際可再生能源署預(yù)測海上光伏將在2025年后進(jìn)入生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大的階段，現(xiàn)有示范項(xiàng)目預(yù)計(jì)于2025年達(dá)到50MW左右的規(guī)模，海上光伏是有潛力在2030年形成年度新增安裝產(chǎn)能達(dá)1GW的新興產(chǎn)業(yè)。同時(shí)，光伏裝置的平面特征和發(fā)電特點(diǎn)，使其既可獨(dú)立發(fā)電也能夠與海上風(fēng)電等其他海洋能源融合發(fā)展，實(shí)現(xiàn)高效互補(bǔ)的綜合利用。

近年來，單樁基礎(chǔ)是已投運(yùn)海上風(fēng)電場中應(yīng)用最為廣泛的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)。然而，隨著海上風(fēng)電向深水遠(yuǎn)海發(fā)展，固定式基礎(chǔ)不能很好地適應(yīng)更深水域的要求，面對(duì)新的場景、新的海洋氣候環(huán)境，需要新的、更先進(jìn)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述提出的技術(shù)問題，而提供一種配備光伏系統(tǒng)的半潛式單體化垂直軸風(fēng)電場。本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

一種配備光伏系統(tǒng)的半潛式單體化垂直軸風(fēng)電場，包括半潛式基礎(chǔ)、錨泊系統(tǒng)、鋼質(zhì)框架結(jié)構(gòu)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)及光伏系統(tǒng)，所述錨泊系統(tǒng)連接在半潛式基礎(chǔ)的下部，所述鋼質(zhì)框架結(jié)構(gòu)的底端連接在半潛式基礎(chǔ)的上部，所述鋼質(zhì)框架結(jié)構(gòu)為多層框架式結(jié)構(gòu)，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)及光伏系統(tǒng)均設(shè)置在其上，框架結(jié)構(gòu)由梁和柱組成的，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)為垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，各風(fēng)力發(fā)電機(jī)交叉排布于框架結(jié)構(gòu)上，所述光伏系統(tǒng)放置于未安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)的梁結(jié)構(gòu)上，光伏板的傾角和朝向隨著太陽位置的變化進(jìn)行調(diào)整。

進(jìn)一步地，所述柱包括至少三根主支撐柱和若干輔支撐柱，三根主支撐柱呈銳角三角形排布，任意兩根主支撐柱之間均設(shè)有所述輔支撐柱，支撐柱之間通過梁相連。

進(jìn)一步地，所述框架結(jié)構(gòu)為中空結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部用于鋪設(shè)電纜及相關(guān)控制設(shè)備。

進(jìn)一步地，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括橫向垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和縱向垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其中，橫向垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)兩兩一組設(shè)置在梁上，錯(cuò)落布置在前后排鋼架上；縱向垂直軸風(fēng)機(jī)位于輔支撐柱上，間隔預(yù)設(shè)數(shù)量的梁后交錯(cuò)排布。

進(jìn)一步地，所述半潛式基礎(chǔ)四立柱-雙浮筒結(jié)構(gòu)，兩個(gè)浮筒設(shè)置于裝置的底部，每個(gè)浮筒上設(shè)置兩個(gè)立柱，各立柱之間通過橫梁相連，四個(gè)立柱的上方設(shè)置平臺(tái)，鋼質(zhì)框架結(jié)構(gòu)的底部連接在平臺(tái)上方，半潛式基礎(chǔ)通過壓載水系統(tǒng)來改變和調(diào)整壓載狀態(tài)，進(jìn)而調(diào)整平臺(tái)浮態(tài)，立柱和浮筒中的壓載水系統(tǒng)均獨(dú)立調(diào)節(jié)。