[实用新型]深远海浮式风光渔综合装备

说明书

一种深远海浮式风光渔综合装备，在同一浮式结构物上结合了垂直轴风电机、太阳能光伏板、渔业养殖网箱。其中四个垂直轴风电机叶片系统分别通过风电机塔筒固接在方形网箱顶面的四个角上；太阳能光伏板、生活和工作平台设置于网箱顶面；系泊系统将浮式综合装备与海床连接；网箱侧面装配有张紧式网衣，底面装配有底面网衣，网箱立柱上还装配有升降轨道，可使底面网衣上下移动。该浮式综合装备稳性佳，耐波性好，强度高，整体运动性能突出，使用海域广，对海上风场及网箱上方的太阳能空间利用率高，发电量大且互为补充；可充分利用海洋空间资源，又能更好地解决海上渔业养殖用电的难题。工作人员可在该综合装备上生活的同时进行养殖检修等活动。

技术领域

本实用新型涉及海上风光互补和水产养殖领域，尤其涉及一种垂直轴风电机组、太阳能光伏板和养殖网箱相结合的浮式风光渔综合装备。

背景技术

我国风力资源十分丰富，开发利用风能是我国当前能源结构调整、节能减排的重要途径，也是我国未来能源可持续发展和转变经济社会发展的必然选择。截至2017 年底，我国新增并网风电装机1503万千瓦，累计并网装机容量达到1.64亿千瓦，占全国发电装机容量的9.2％。风电年发电量3057亿千瓦时，占全部发电量的4.8％，风电已成为我国继煤电、水电之后的第三大能源。伴随着陆上风电可开发区域逐渐减少，而海上资源丰富，且沿海地区经济发达，电网容量更大，风电接入条件更好，近年来风电行业逐渐由陆上向近海发展。《风力发展“十三五”规划》指出，到2020年底，我国海上风电并网装机容量将达到500万千瓦(5GW)以上。“十三五”期间我国将重点推动江苏、浙江、福建、广东等省的海上风电建设，届时这四省海上风电开工建设规模均达到百万千瓦以上；同时我国也将积极推动天津、河北、上海、海南等省(市) 的海上风电建设。随着海上风电的建设成本逐渐下降，我国沿海风电正迎来快速增长。

海上风机组类型主要包括两种：垂直轴风机和水平轴风机。水平轴风机在陆地上和海上均得到了长足的应用和发展，技术相对成熟，发电效率较高。但其自身也存在一些问题：(1)机舱在高空，重心太高，安装维修不易且费用高，容易失稳；(2)转动半径大，风场利用率低。两台相邻水平轴风机的净距一般需要达到5-8倍的旋转半径，即400-800m。因此，多台水平轴风机坐落到同一网箱的设计在结构上很难实现。和水平轴风机相比，垂直轴风力发电机在全球都还处于起步阶段，但具有适用性强、性能稳定、重心低等特点。垂直轴风力发电机控制、传动、发电系统均位于风机底部，重心集中于机底，结构稳性更佳；其设备没有水平轴风机所固有的变桨距系统和偏航系统，操作和维护成本低。此外，垂直轴风机的转动半径小，这使得多台垂直轴风机共用同一浮式基础的构想成为可能，其总功率要显著大于单台的大功率水平轴风机。

另一方面，我国海上渔业养殖快速发展，已和海洋捕捞并驾齐驱，但主流深水养殖多使用高密度聚乙烯网箱结构，该类型网箱虽成本低，但强度不够，适用水深一般不超过25米，只能布设在近海浅水，且在台风下易遭到破坏造成渔民损失惨重。2017年，世界上第一艘钢质半潜式养殖网箱Ocean Farm在挪威投入运营，正式拉开了渔业养殖深海化、大型化的发展序幕。

海上渔业养殖与海上风机的发展目前有一个共同的趋势，就是从浅海走向深海。养殖需要利用广阔且水源较好的深海作为养殖基地，而风力发电需要依靠深远海更为强劲平稳的海风进行大功率开发。海上的太阳能也十分丰富稳定，但仅在湖泊和近海岸边得到少量利用。因此，如何设计一种装备可以高效利用海洋上的风、光和水资源并综合到此装备上，是全球工程界所面临的一个巨大挑战。