[发明专利]一种漂浮式偏航和直流发电的抗台风型风电设备

说明书

一种漂浮式偏航和直流发电的抗台风型风电设备。本发明公开一种可以抗击超强台风和降低发电成本的风力发电装置，采用直流发电机技术和漂浮式自适应偏航，这种定向受力的运行方式，可以简化塔架结构为塔柱加拉索的方式，这种漂浮式风机可以使用轻型浮体，新型抗台风结构和模式，使得风机的极限载荷大幅度降低，因此，整个风机从叶片到塔架和基础都得以优化瘦身，配置开式增速传动机构，实现半直驱风机理念，在降低成本的同时还提升了可靠性。

技术领域

本发明公开了一种漂浮式偏航和直流发电的抗台风型风电设备，属于清洁能源风力发电领域，也属于机械制造领域。

具体来说，涉及一种高性价比的强抗台风的海上漂浮偏航式直流风力发电装置，在提高风机运行可靠性的同时实现了降低度电低成本。

背景技术

改善地球大气环境，降低温室气体排放，提倡风能和太阳能利用并限制化石能源的使用是当代能源技术的主流。

进入21世纪，风力发电经历了快速发展的黄金时期，在过去二十年的时间里，单机容量从1MW发展到了10MW，也从陆上进入深海大陆架。基本上陆上风机最大3MW水平见顶了，但海上风电场，3MW风机只是起步入门级设备。由于海上风机限制性约束条件减少，可以做到非常大的容量等级，比如20MW，目前还没有封顶的迹象。但海上和海岸运行的风机，必然面对台风天气的生存环境，也要确保台风天气风机安然无恙。

但是，海上近岸和潮间带的风机，仍然只能是固定桩基的机型。而进入远海深水区，漂浮式风力发电装置技术应运而生。然而，漂浮式风力发电装置依然是最近几年的事。尚且处在探索试验阶段。除了风机基础采用漂浮方案外，其它的结构和运行控制策略并没有大的实质性进步。比如，叶轮仍然是三叶片结构，偏航轴承仍然在风机的塔顶，钢质的塔筒，发电机一直是控制非常复杂的三相电机，等等。在抗击台风方面，风机除了停机顺桨伫立外，依然无计可施无能为力。然而，台风灾害性天气越来越频繁。抗击台风成为海上风电场安全运行的最大的风险。

另外，海上风资源虽然丰富，但是风机的制造和安装成本居高不下，也阻碍了海上风电的开采利用。

现有技术的海上漂浮式风机，其漂浮基础仍然是依靠众多方向的锚链将风机稳定和固定，这样的桩基础非常的庞大和造价昂贵。

本发明旨在创造一种能够强力抗击台风的，低成本型，高发电量的海上漂浮式风力发电装置。

发明内容

术语：

风机：风力发电装置，也叫风电设备，本文述及的风机非鼓风机

上风向型风机：参照来凤方向，叶轮在风塔前面迎风巡航运行的风机

下风向型风机：参照来凤方向，叶轮在风塔后面迎风巡航运行的风机

叶片：有气动外形的将风能转化为机械能的部件

叶柄：没有气动外形的筒状结构件，起连接支撑作用。

为实现能够强力抗击台风、高效、长寿、低度电成本型、海上漂浮式风力发电装置（即风机），需要充分研究海洋环境以及海风的风频特性，巧妙利用水体的浮游能力，以及台风的可预测预报和确切的持续时间和特定的风向的特性，从风机的结构优化入手，构建最优性价比的海上风机；降低重心和设备轻量化也是提升设备稳定性和安全性的重要途径；提高叶轮叶片的实度是大直径风机降低度低成本的有效途径，叶轮变形减小迎风面能够显著降低台风载荷从而使风机设计轻量化。

由此，本发明提出如下的创新思维：

风机应该是直流发电机组，规避不必要的三相同步发电控制技术；