[发明专利]悬挂压载式海上风机浮式基础结构

说明书

本发明公开了一种悬挂压载式海上风机浮式基础结构，该基础结构，包括风力机、浮式支撑基础和系泊缆，浮式支撑基础包括连接钢支架、浮筒、悬挂链绳和悬挂压载结构，上部浮体和下部悬挂压载结构两者之间利用悬挂链绳连接在一起，节省了中间钢材，从而节省用钢量降低成本。斜撑钢支架与中央钢支架成一定角度布置，让中央钢支架上的弯矩转化为斜撑钢支架上的拉压力，受力更合理，斜撑钢支架和径向钢支架的轴线所形成的平面之间，两两夹角为120度。系泊缆和悬挂链绳均固定在径向钢支架上，浮筒和径向钢支架之间只传递静水回复力/力矩载荷，受力更合理，有效缓解浮筒和径向钢支架之间的应力破坏。

技术领域

本发明涉及海上风力发电技术领域，具体涉及一种悬挂压载式海上风机浮式基础结构。

背景技术

目前海上风电项目以开发近海海上风电资源为主，随着海上风电的技术发展，向深远海挺进是发展的必然趋势。目前近海海域所用基础主要为固定式支撑基础，但它们对水深有着严格的要求。随着水深的增加，传统固定式基础的自重和工程造价将大幅度增加，固定式基础结构在深海区域的造价远超漂浮式基础结构。漂浮式基础突破了水深的限制，工程造价随水深的增加不敏感。此外，漂浮式风电能让风电机组摆脱不同海床条件的束缚，使基础的设计标准化，最大限度地减少海上作业；不同于传统的海上风电机组将基座固定在海床上，漂浮式基础在需要维修或是躲避台风时，可以轻易地解除固定的锚索返回港口，具有良好的机动性、实现重复利用和重复部署；相对于传统的海床固定式海上风电机组，漂浮式海上风电机组可以接触到远洋深处的强风，因此风能利用率大大提升。综上，漂浮式基础有望成为下一代海上风电基础的主力类型。

海上风电漂浮式基础设计理念主要从海洋石油平台沿袭而来。单柱式、半潜式和张力腿式作为海洋石油平台广泛使用的主要型式也被海上风电浮式基础所沿用。但两者最大的区别是石油利润远高于风电，直接套用石油平台的浮式基础为海上风电所用，往往造成基础用钢量太大成本太高，这也是目前限制海上浮式风电发展的主要限制因素之一。

目前全球漂浮式海上风电的发展百花齐放，不少项目已经完成了理论分析和模型试验阶段，进入小规模样机运行阶段，甚至有些已经进入商业化项目阶段。而我国尚未开始建设漂浮式海上风电设施。因此，为了充分开发我国海域广阔的海洋风能资源，建造适用于深海海域的漂浮式海上风电设施，需要提出一种兼具经济性与安全性的新型海上风机浮式基础结构体系。

发明内容

为解决以上问题，本发明提出了一种悬挂压载式海上风机浮式基础结构，具有稳性高、用钢量省、成本低、抗倾覆能力强、结构受力合理、浮态调节裕度大、垂荡运动性能优异的优点。

本发明采用的技术方案是：一种悬挂压载式海上风机浮式基础结构，包括风力机、浮式支撑基础和系泊缆，其特征在于：所述浮式支撑基础包括连接钢支架、浮筒、悬挂链绳和悬挂压载结构，所述悬挂链绳上部与连接钢支架连接，下部与悬挂压载结构连接，将上部钢支架和下部悬挂压载结构连成一个整体；所述系泊缆上部与连接钢支架连接，下部与海底连接，对浮式系统起到定位和提供稳性的作用；所述浮筒均布在连接钢支架上。

作为优选，所述连接钢支架包括中央钢支架、斜撑钢支架和径向钢支架，所述中央钢支架、斜撑钢支架和径向钢支架连接为一个整体；所述中央钢支架竖直布置，顶部与风机塔筒底部连接；所述径向钢支架沿中央钢支架的径向与中央钢支架垂直布置，径向钢支架两两之间夹角为120度；所述斜撑钢支架与中央钢支架成一定角度布置，使得所述中央钢支架上的弯矩转化为斜撑钢支架上的拉压力。

作为优选，所述径向钢支架直接穿过浮筒，采用栓钉和环向钢筋浇筑混凝土进行锚固；所述系泊缆和悬挂链绳固定在径向钢支架上，所述浮筒和径向钢支架之间只传递静水回复力/力矩载荷。

作为优选，所述浮筒为中空分舱结构，所述浮筒被浮筒竖向分舱板和浮筒横向分舱板分割成多个独立舱室。

作为优选，所述径向钢支架的贯穿位置位于浮筒上部，静水时，浮筒大部分体积浸入水中，静水面位于浮筒上部。