[实用新型]一种混合型漂浮式风机基础

说明书

本实用新型公开了一种混合型漂浮式风机基础，其包含：塔架；支撑平台，其连接于所述塔架的底部；若干根首尾连接的周向支撑梁，其环绕于所述支撑平台的外侧；若干根倾斜支撑梁，其第一端连接所述塔架，第二端连接于所述的周向支撑梁的首尾连接处；若干根径向支撑梁，所述径向支撑梁的第一端连接所述的周向支撑梁的首尾连接处，第二端连接所述的支撑平台；若干个浮筒，其设于所述周向支撑梁的首尾连接处的上方，并与所述的周向支撑梁的首尾连接处通过连接件柔性连接。所述的风机基础还包含：2～3根张力腱，所述支撑平台的底部通过所述的张力腱与海底相连。本实用新型吸取了多种漂浮式基础的优点，取长补短，水动力性能和经济性好，通用性高。

技术领域

本实用新型涉及海上风力发电技术领域，具体涉及一种混合型漂浮式风机基础。

背景技术

随着人类对风力资源的开发，海上风电的发展也从近海走向了远海，出现了多种海上漂浮式风机基础形式。其中主要的基础形式有四种，分别为半潜式、驳船式、Spar(单柱式)、和TLP(张力腿式)。

半潜型漂浮式风机基础以美国的半潜型漂浮式风机基础WindFloat为例，该基础是由三个立柱组成的半潜结构，立柱之间通过横撑连接并通过斜撑加强，结构形式上属于板梁结构与管结构的混合。

驳船型漂浮式风机基础以IDEOL公司设计的带阻尼池的驳船型漂浮式风机基础为例，该型基础由回字型的浮筒和三点系泊系统组成，在回型基础的一个侧边安装风机塔架，其他三个边均为浮筒结构，风机运行过程中的姿态可通过浮筒结构内部的压载及系泊锚链系统来控制。

Spar形式以英国的Hywind项目为例，该项目的漂浮式基础由一个装满压载的钢桶组成。它在水面下方延伸约80米，并通过三点系泊连接到海底。

张力腿式以PelaStar TLP项目为例，整个基础由浮体部分、张力腱系统两大部分组成。浮体上部与风机塔筒连接，下部伸出若干悬臂浮箱结构提供浮力并与张力腱实现连接。张力腱连接到海底，提供抗倾覆的恢复力。张力腿式基础是利用绷紧状态下的张力筋腱产生的拉力与平台的剩余浮力相抗衡。

为了保证漂浮式风机机组的正常运行，基础的作用体现在：1、提供稳性，使得风机在风浪流载荷的联合作用下不会倾覆；2、风机不能漂离预定位置太远，因为一个风场内有很多风机，这样会互相影响。另外，风机需要批量化生产，对基础经济性的要求也要高于传统的海洋平台。从这三点来考虑，现有的这几种基础形式都存在一定的不足。

半潜式和驳船式基础的优点是适应水深范围广，建造运输方便，安装定位灵活性高，通用性强。但是为了保证风机在较大的风载和波浪载荷作用下稳定运转，通常尺寸巨大，以抵抗较大的倾覆力矩。以6MW级别的风机机组为例，通常这两种形式的基础，钢材和混凝土的用量在6000-8000吨左右。另外，为了使风机不会漂离既定工作位置，这两种基础形式都需要采用系泊系统进行定位，通常需要6-12根系泊缆，同样增加了成本。

Spar基础最大的优点是稳性好，由于其长度很长，可以保证平台重心位于排水部分的浮心以下。以Hywind项目为例，立柱总长超过200m，水下部分有80m，但这也使的Spar通常只能在100m以上水深的海域工作。中国近海的水深通常只有30-70m左右，Spar形式的基础并不适合。Spar形式的基础还有一个缺点就是抗偏航力矩的能力较弱，这是由于其外形是圆柱形，在轴向旋转时水的阻力很小。而风机经常需要偏航调整姿态，这使得风机和基础之间的耦合运动和控制变得比较复杂。Spar同样需要系泊系统进行定位，而且由于其适用的水深较深，因此系泊缆的长度更长张开的面积也更大，增加了风场内风机布置的困难。

TLP基础的重量轻而且运动响应性能好。但是其抗倾覆的能力完全由张力腱提供，因此抗极限载荷的能力不够好。而且如果其中一根张力腱发生断裂，会对风机的稳定性造成很严重的影响，这也不利于其在风电市场的推广应用。

实用新型内容