[发明专利]垂直立柱浮式风电平台及其构筑方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种浮式风力发电技术领域的装置，具体是一种用于深海的垂直立柱浮式风电平台及其构筑方法。

背景技术

海上风电具有风速快、风资源持续稳定、发电量大、不占用宝贵的土地资源，且靠近经济发达地区，距离电力负荷中心近，风电并网和消纳容易等优点。自上世纪90年代末，丹麦建立第一座海上风电场以来，世界海上风电的大规模商业开发一度踯躅不前，主要原因是技术复杂、安装、运行、维护的成本高。然而，欧洲和美国在海上风电技术的研发却没有停滞，海上风电开发的技术难关被不断攻克，特别是在大型功率超过5兆瓦的海上风机技术已经取得商业化突破，同时随着欧洲，特别是丹麦、德国等国家的陆地风电资源基本开发完毕，减排温室气体和提高可再生能源比例的要求，使得海上风电成为未来发展的主要方向。自2008年开始，世界海上风电有了新的飞跃，2008和2009连续两年海上风电新增装机容量超过了500兆瓦，两年的风电安装量超过了过去累计装机容量的总和。中国风电的陆上资源目前主要集中在西北部，特点是距离电力消费地较远，存在着运输、消纳等问题，而海上风电则靠近东南部沿海经济发达地区，有着较好的电力市场来消纳海上风电。具保守估计，我国近海区域可开发的风能储量约为2亿千瓦。这意味着我国海上风力发电前景广阔。

除了向大容量海上风机进发，由浅水走向深水是国际风电巨头开发海上风电的另外一个趋势。海上风力发电的两种主要方式分别是浅海的座底式和深海的浮体式。座底式是目前欧洲海上风电的基本模式，而深海浮体式则以其适应性和高效律被业界寄予厚望。目前，挪威斯塔万格世界上首座深海浮体式海上风电项目Hywind已经开始试运行。如图1(a)所示的Hywind为深吃水浮筒式浮体风力发电平台，该项目集中了世界上相关的最尖端的技术要素，从海底电缆的选择到浮式平台稳定性技术，从风力发电机本身到整体控制系统，从重量分布测算到关键材料的选择，无一不代表了目前世界上最顶级的海洋工程技术。Hywind深吃水浮筒式浮体风力发电平台其重心低于浮心，具有无条件稳定性的优点。然而，Hywind浮筒式浮体风电平台的建造和拖曳安装均为水平方式，将平台水平拖曳到海上风厂位置，随后把平台扶正成垂直状态，并由大型起重浮吊完成塔架及风机的安装，因此成本极高。具媒体报道，挪威石油公司和挪威政府为这一海上风电项目已先后投入超过一亿欧元。因此，降低浮体风电平台建造和安装成本是开发深海风电的关键。

经过对现有技术的检索发现，《Tpp Plants：Hywind Floating Wind Turbine》(强力电厂：Hywind漂浮风力发电机)(North Sea，Norway，Power Magazine Article，Dec.1，2009)，以及中国专利文献号CN101918704A，公开日2010-12-15，记载了一种“浮动式风力涡轮机系统”，该技术所述的塔结构包括至少一个从塔结构延伸的稳定臂并利用便于深水妄装的可转动的位置保持装置锚固到海床。通过与塔自身以及稳定臂成一体的浮力室提供用于风力涡轮机系统的可变的浮力。包括用于调节浮力的泵以辅助系统运输、安装、修复和拆除。风力涡轮机转子位于塔结构的顺风向以允许风力涡轮机在没有主动的偏航驱动系统的情况下跟随风向。支撑塔和稳定臂结构设计成以下面的方式借助浮力、重力和风力平衡系绳中的张力：使支撑塔的顶部顺风倾斜，以在支撑塔和转子叶片尖端之间提供较大的间隙。

但是该上述技术的缺陷在于：由于其稳定臂浮在水面，受波浪力极大，使锚链和锚固装置疲劳破坏可能性极大。大功率下风式风电涡轮机转子技术实施难度大，且效率低于上风式风电涡轮机转子，安装成本极高。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种垂直立柱浮式风电平台及其构筑方法，该平台重心低于浮心，具有无条件稳定性的优点，以多立柱取代单立柱浮筒，下部设有压载舱，上部设有连接风力发电机组的多孔甲板结构，周边设孔使立柱可以穿过，实现风电平台的垂直建造，风力发电机组与平台整体垂直拖航并可以仅靠立柱重力和浮力垂直安装，不需要大型起重浮吊；本发明大大降低深海立柱式平台整体建造和安装成本，为深海立柱式浮体风电平台的大规模商业化提供了可行性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种垂直立柱浮式风电平台，包括：多根深吃水立柱、与深吃水立柱的底端相连的一个压载舱、一个与深吃水立柱上部连接的多孔甲板、与多孔甲板固定连接的风力发电机组以及若干与平台及海床相连的锚缆。

所述的风力发电机组的底部设有与多孔甲板固定连接的风机塔架。