[发明专利]一种浮式基础及风机系统

说明书

本发明公开了一种浮式基础及风机系统，包括具有容置空间的立柱，其中，所述立柱的上端面用于安装风机组件；当所述立柱漂浮于水上时，水自所述立柱的下端面进入所述容置空间内，位于所述容置空间内的水形成阻尼池。在系统防垂荡、转动、旋转等方面，具有良好的效果，并对漂浮式系统的控制与偏航也有一定的辅助作用。中空的立柱更具有结构可设计性，对不同环境的适应性更强。

技术领域

本发明涉及风力发电装置领域，具体涉及一种浮式基础及风机系统。

背景技术

截止2019年底，全球海上风机总装机容量已达29.1GW，多布置在近海浅水。但随着近海风资源开发将尽，海上风场建设必将延伸至深远海。由于欧洲海上风场开发较早，目前已经全面开启深远海风场开发。对于这一海域，漂浮式风机是唯一的技术选择形式。为此，欧洲早在15年前就开始较为深入的研制和小功率样机工程。中国在这方面起步较晚，目前海上风场开发处于近海与远海之间。为了布局后续几年即将全面出现的深远海风场，我国目前也在加速漂浮式风机的研制与样机工作。从能源分布上看，海上风资源储量丰富，主要分布于深远海区域。例如，欧洲、美国、日本等国，超过80％的海上风资源位于水深超过60米的深水区域，我国也有类似的储量情况。目前，全球范围内已建成九个漂浮式样机项目，其中六个项目安装在欧洲，三个项目在亚洲，总容量为70MW。

现有典型的立柱式风机系统，基础结构是一个圆柱形筒型结构，垂直树立于海水，支撑上部的风机与塔架。现有的立柱式风机系统，整体结构形式简单，便于建造。目前行业多采用一个大直径圆柱形浮筒，即单立柱漂浮式基础。风机系统通过锚链或缆绳等系泊结构，固定于海床。立柱式风机系统，上端通过塔架与风机机组相连。

现有的立柱式风机系统，结构形式简单，便于建造等工艺，但在性能方面也存在一些不足。由于立柱结构在垂向尺度较大，加上高塔架，使得系统在垂直方向的尺度严重大于水平方向。这种结构上的特点直接导致系统的柔性增加，带来一系列的安全隐患。如系统振动及其诱发的共振、水动力载荷与气动载荷的耦合效应引发的立柱横截面弯矩应力激增。为了最大程度降低这些系统问题，需要在基础结构设计方面提出很高的要求。

同时，对于柱状体结构，无论上部气动风载荷，还是下部波浪载荷，都容易导致系统旋转效应强烈，这对风机偏航系统的设计带来难度。所以，对于立柱漂浮式风机，在保持其结构设计的优点同时，如何提升其杆件构件在气动与波浪等复杂环境载荷作用下运动性能，成为提升系统稳定性与发电量的一个关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种浮式基础及风机系统，目的在于克服传统立柱在复杂气动与波浪载荷作用下，容易出现急剧的升沉、旋转运动所带来的系统不稳定风险，以及由此引发的偏航控制问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术发明如下：

一种浮式基础，包括：

具有容置空间的立柱，具有上端面、与所述立柱的上端面相对立的下端面以及连接所述立柱的上端面和所述立柱的下端面的侧面，其中，所述立柱的上端面用于安装风机组件；

当所述立柱漂浮于水中时，水自所述立柱的下端面进入所述容置空间内，位于所述容置空间内的水形成阻尼池。

进一步地，所述容置空间为贯通所述立柱的上端面和所述立柱的下端面的柱形腔体。

进一步地，所述容置空间内安装有至少一阻尼网。

进一步地，所述立柱还包括环形的液压舱，所述液压舱用于填充液体，所述液体可在所述液压舱内流动。

进一步地，所述立柱还包括位于所述液压舱上的浮力舱，所述浮力舱用于提供浮力。

进一步地，所述立柱还包括位于所述液压舱下的固压舱，所述固压舱用于填充固体以降低所述立柱的重心。