[发明专利]浮动式风电机组与海上浮动式风力发电站

说明书

技术领域

本发明涉及一种浮动式风电机组与海上浮动式风力发电站，其可填补近海、远海海上风能开发整机关键技术的空白。

背景技术

海上风力强劲稳定，尤其是在远离海岸的区域风能就更加强大；远海海域可建设海上风电的区域十分广泛，拥有极其巨大的风电开发空间与潜力。此外世界多数国家沿海区域又均是经济发达地区，对于电力需求常年旺盛。

然而，沿用现有大型水平轴风电机组整机形态去发展近海海上风电并非易事，用其开发远海深海区域的风能更是无法实现，而采用浮动式海上风力发电机组将是最理想、最方便、最廉价的选择，是海上风电产业技术的发展方向。但是发展浮动式风力发电如果仍然沿用现有整机形态与出力方式的风机也将难于形成优质化的效果，甚至无法正常使用。

发展海上风电实现风机单机大型化设计是必然选择，但现有拥有的垂直轴风机均难于实现大型化设计，而水平轴风机在其大型化设计后将与浮动基础条件之间形成严重的力学原理的对立背离，即：风机功率越大，浮动设计越难。因为风机功率越加大将导致叶片大幅度延长，将迫使塔架加高，导致风机顶部水平方向乘风推力加大从而形成杠杆式撬动基础力量的加剧放大，将使塔架强度要求加大，将使浮动基础容易破坏，更易引发整体性质的倾斜倒塌。

此外，当前风机的发电机设备全部是在顶部设置，形成了头重脚轻的整体重量分布格局，在浮动基础条件下风机顶部重中稍微偏离垂直中心就将形成杠杆式超级放大的倾斜倒塌力量，导致其难于在单一的浮动基础上形成稳定的设置。

采用多机相互固定连接组合形成大面积的刚性浮动基础是解决上述问题的唯一出路，但是当前的大型风机风轮叶片偏航旋转占用空间很大，其将导致两个风机之间必须具备很远的设计距离，在上述杠杆式撬动基础的巨大力矩下及其形成的倾斜倒塌力量作用下，将导致两个浮动体之间的连接结构与连接材料在巨大风浪下难于实现稳固安全设计与安全应用。如果将两个机组之间的连接结构采用超级加强设计，又将导致在风机出力形成能力不大的情况下浮动式风电机组整体重量巨大、整体成本巨大，这将与浮动设计的初衷形成严重的背离，甚至难于实现浮动设计。

此外，现有风机叶片没有回避台风、飓风的调控方式与调控能力也将导致在海上应用过程中形成许多现实的困难问题与巨大危险。由此可见，优质化发展浮动式海上风电并非仅仅是浮动基础的问题，更要有适合于海上浮动式风电机组的风机机型创新作为前提基础。

发明内容

本发明的目的是提出一种可全部优质化满足各种规模、包括特大规模化海上浮动式风电发展需求，形成全新优质应用效果的浮动式风电机组与海上浮动式风力发电站，其可填补规模化海上风电发展领域整机装备的市场空白。

本发明提出的浮动式风电机组是由大型立轴风电机组与浮动基础一体化相互紧密配合构成，大型立轴风力发电机组的结构包括在机组中部设置塔架，在塔架的上部设有围绕塔架旋转的立式风轮，在立式风轮上通常均布设置4-6个旋转风力板，大直径的风轮可形成6-12个旋转风力板，旋转风力板是由风轮架与排列叶片配合形成，对于超长旋转风力板的强化支撑方式是通过在塔架上部设置旋转帽与斜拉钢丝绳配合及同时通过将上中下风轮架进行固定串联配合共同实现一体化结构加固。

在各个旋转风力板的外侧排列设置通过推拉方式可一同实现迎风展开大面积乘风与逆风收缩几乎无阻力回转周期性交替变化的排列叶片，排列叶片通常纵向设计；在风轮的中心围绕塔架设有能够通过其外围形状控制旋转风力板上排列叶片实现周期性变化定位的对风导轨盘，对风导轨盘是由一侧小于标准圆盘的扁形半圆盘形态，或采用一侧大于标准圆盘的凸形圆盘的形态设计，对风导轨盘扁凸圆盘小于或是大于标准圆盘的规格尺寸差距与排列叶片实现折叠与伸展的操作动作变化幅度所需推拉移动距离相同，推拉杆与各个排列叶片是通过微型轴承连接的；因此通过对风导轨盘的形状实现滚动轮运行轨迹的定位，滚动轮轮轴与推拉杆配合连接并且通过推拉杆水平移动共同驱动各个排列叶片实现迎风展与逆风缩状态的变化；在推拉杆上设置推拉弹簧或通过悬挂重物的重力拉动方式实现推拉杆被对风导轨盘推动后状态的自动回复驱动；在一个较高大的风轮上可分布设置若干个对风导轨盘同时实现上中下共同驱动排列叶片，对风导轨盘的方向变化是以风向标方向变化为传感器的信号自动驱动控制电机调控对风导轨盘旋转变化方向。

此外，在旋转风力板的适当位置处设置由微型电机控制的可实现对推拉杆移动运行幅度的调控与运行位置的随时制动，实现在迎风一侧时对于排列叶片开闭大小程度变化的控制，即实现从全部封闭到半开放到全部敞开的过渡性变化调控操作。