[发明专利]频率可调的深水半潜式平台型浮式风电场

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种海上风力发电技术领域的装置，具体是一种频率可调的深水半潜式平台型浮式风电场。

背景技术

目前我国电力供应中的相当大一部分来之于燃烧煤炭的火力发电，燃煤发电所产生的排放物会造成严重的环境污染，诱发恼人的雾霾天气。燃煤发电的另外一大缺点是煤炭是一种不可再生资源，随着人类能源需求的急剧增加，地球上的煤炭资源正在被快速地消耗掉而变得日益枯竭，因而近年来人们越来越把目光投向了风电这种洁净的可再生能源，而且风电开发已逐渐从陆地开发向近海风电开发发展并进而发展到开发深海风电。深海区域风力高且稳定，可大大地提高风力发电的效率，同时深海风电开发也不会对沿海居民产生噪声和视觉污染，但深海区域风大浪急，往往会对深海风电机施加很大的波浪载荷，进而会引起深海风电机产生很大的整体运动幅值和局部构件振动，这对正在旋转发电的深海风电机会产生很不利的影响。目前世界上有一台已建成了的深海浮式风电机，即“WindFloat”半潜式平台浮式风电机样机，并且已在葡萄牙近海并网发电。为改善“WindFloat”半潜式平台浮式风电机在海面上的耐波性能，工程师们为其安装了一套4锚线悬链式锚泊系统，同时“WindFloat”系统的主体是一个由三大立柱通过刚性联接形成的半潜式平台，目的是通过增大水线面以下的体积来提高整个浮式风电机系统的耐波性，但模型试验显示“WindFloat”浮式风电机系统在大风浪中仍然有很大的纵荡和垂荡运动幅值。另外“WindFloat”系统用了一个很大的半潜式平台仅支持了一台风电机进行发电作业，显然不具备很好的经济性。可见有必要设计开发新型的深海浮式风电机系统，以便能够在改善系统耐波性和振动性能的同时，又能显著提高系统的经济性。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN102865198A公开(公告)日2013.01.09，公开了一种海上风力发电机的浮式基础，包括至少一个浮式基础单元，所述浮式基础单元包括塔柱、风力发电机、多个浮筒、连接杆、方形撑、第一支撑杆和第二支撑杆，风力发电机安装于塔柱的上端，多个浮筒均匀分布于塔柱的周边，相邻的浮筒下端通过方形撑固定连接，上端通过连接杆固定连接；浮筒上端通过第一支撑杆与塔柱中部固定连接，固定于浮筒下端的方形撑通过第二支撑杆与塔柱的下端固定连接；方形撑位于海水的水面下方，浮筒的下端与海底固定连接。该技术的浮式基础具有良好的稳定性，可调整风力发电机重心位置和谐振频率，减少波浪中浮式基础整体运动的不平衡程度。多个浮式基础实现变化的功率组合满足不同的用电需求。但根据Hogben，N.，Duncan，N.M.C.&Olliver，G.F.(1986)，Global Wave Statistics，Unwin Brothers，London一书中表列读取的全球各地波浪统计数据来看，可认为某一海域一年四季里有四个波浪主导频率(每季度1个)，即使该风力发电机的浮式基础在设计过程中已调整谐振频率避开了所处海域某一季节的主导波浪频率，但由于该浮式基础所处海域一年四季波浪的主导频率是变化的，因而会使得该浮式基础的减振设计在一年四季的大部分时间里都失去作用，因而不能满足现在的要求。

随着深海风电开发技术的发展，也有工程师提出可为深水浮式风电机加装调谐液柱阻尼器，但常规的调谐液柱阻尼器仅能通过调整U型管内的液柱长度来改变振荡频率，这样当深水浮式风电机设计建成后，其固定的振动频率无法及时匹配所处海域一年四季变化的波浪主导频率，这将导致调谐液柱阻尼器一年四季的大部分时间里都失去作用，因而不能满足现在的要求。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种频率可调的深水半潜式平台型浮式风电场，可大大改善风电机系统在大风浪中的耐波性，大大降低风电机系统局部构件的振动强度，并大大提高整个风电机系统的经济性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：若干风电机、支撑风电机的深水半潜式平台和悬链式锚泊机构，其中：锚泊机构将深水半潜式平台系泊于海底。

所述的深水半潜式平台包括：甲板平台、调谐液柱阻尼装置和水下浮箱，其中：调谐液柱阻尼装置设置于甲板平台的内部，甲板平台通过立柱与水下浮箱相连，水下浮箱的底部与悬链式锚系泊机构相连。

所述的调谐液柱阻尼装置包括：U型管、第一和第二空气管、液柱容器以及单摆机构，其中：第一和第二空气管的一端分别与内装液体的U型管的两个顶端相连，另一端分别与内装液体的液柱容器相连，单摆机构与液柱容器转动连接。