[发明专利]一种防翻倾悬浮式风电机组

说明书

技术领域：

本发明涉及一种风力发电机组，特别是一种利用平衡杆及正拉弹性钢缆防翻倾悬浮式风电机组，及其制备方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，能源和环境的矛盾日益突出，保护生态环境，促进资源节约型、环境友好型社会的建设，是我国经济增长方式转变的重要内容。风能是可再生能源中发展最快的清洁能源，也是最具有大规模开发和商业化发展前景的发电方式。到2007年底，我国的风电装机容量已经达到500万kW，仅用两年时间就实现了十一五规划制定的五年目标。我国海上风能资源丰富，10米高度可利用的近海风能资源约7.5亿kW，是陆上风资源的三倍，随着海上风电技术的逐渐成熟及成本的下降，海上风能必然会成为我国将来能源结构中的重要组成部分。

与陆上风电相比，海上风电的研究起步较晚。目前，美国、丹麦、瑞典、德国、英国、法国、荷兰、比利时以及日本等国家都正在进行海上风电的研究。悬浮式风电机组安装简单、便于迁移，制造与安装成本只是海上塔架式风电机组的三分之一左右。

图1(a)是目前使用较多的一种典型的悬浮式风力发电机组示意图。其中，风轮1、塔架2、浮子3、斜拉钢缆4、斜拉混凝土墩5。风轮1、塔架2构成的风力电机固定在浮子3上，浮子3用具有一定弹性的三根斜拉钢缆4分别系在海底的三块斜拉混凝土墩5上，弹性斜拉钢缆4允许浮子3在水平方向上有少许的漂移。这种悬浮式风电机组的重心设计在水面以下，以保证机组在轻微的倾斜条件下不会翻倾。但是，一旦风速过大，导致机组的倾斜偏大，很容易发生风电机组的整体翻倾甚至毁机事故，如图1(b)所示。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于实现悬浮式风电机组的安全运行，为此，公开一种具有平衡杆及正拉弹性钢缆结构的防翻倾悬浮式风电机组。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种防翻倾悬浮式风电机组，包括风轮、塔架、浮子、斜拉钢缆，风轮、塔架构成的风力电机固定在浮子上，浮子用具有一定弹性的斜拉钢缆系在海底的混凝土墩上，其还包括平衡杆、正拉弹性钢缆及正拉混凝土墩，平衡杆上端固定在浮子的正下方，平衡杆下端用正拉弹性钢缆系在其正下方的海底混凝土墩上，利用平衡杆、正拉弹性钢缆及正拉混凝土墩，使得悬浮式风电机组具有防翻倾功能。

所述的防翻倾悬浮式风电机组，其所述平衡杆的长度l表示为：

                         l＝a×L

式中，L为浮子到海底距离，a为根据防翻倾悬浮式风电机组的设计参数及其运行工况计算得到的一个系数，a的取值范围为10^-10～1.5，a的计算公式表示为：

α=βρVHG(H+L)]]>

其中，β为系数β＝0.1～1.5；ρ为海水密度，单位t/m³；V为浮子的体积，单位：m³；H为塔架高度，单位：m；G为风电机组重量，单位：t；L为浮子到海底距离，单位：m。

所述的防翻倾悬浮式风电机组，其所述正拉弹性钢缆的长度h表示为：

                       h＝γ(L-l)

式中，系数γ＝1.0～1.1。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的实质性特点和显著优点：防翻倾悬浮式风电机组漂浮在海上，风速过大导致机组的倾斜偏大，此时，正拉弹性钢缆被拉伸，产生如图2(b)所示的拉力F，这一拉力F将迫使机组恢复到正常位置，可有效防止风电机组的整体翻倾及毁机事故的发生，提高了风电机组的运行安全性能。

附图说明

图1(a)、图1(b)是一种悬浮式风电机组示意图；

图2(a)、图2(b)是本发明的防翻倾悬浮式风电机组示意图；

图3是一种悬浮式风电机组翻倾示意图；

图4是本发明的防翻倾悬浮式风电机组的防翻倾示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明加以详细说明，应指出的是，所描述的实施例仅在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。