[发明专利]一种海上浮式多风轮风力机主动偏航系统

说明书

本发明公开了一种海上浮式多风轮风力机主动偏航系统，包括阻尼连接部件、柔性拉索、拉索收放浮体装置、可伸缩偏航力臂部件和水下动力装置，所述阻尼连接部件刚性连接在多风轮风力机的塔架上，柔性拉索的一端与阻尼连接部件连接，柔性拉索的另一端与拉索收放浮体装置相连，水下动力装置置于拉索收放浮体装置下端与之固接，拉索收放浮体装置还与可伸缩偏航力臂部件固定连接，可伸缩偏航力臂部件与多风轮风力机的漂浮基础固连。本发明能使用较小功率的驱动装置，完成大型多风轮风力机的整体偏航动作，同时通过阻尼设备和柔性拉索装置可以抑制塔架振动，并提供海上多风轮风力机整体移动的动力源。

技术领域

本发明属于风力发电领域，特别涉及一种海上浮式多风轮风力机主动偏航系统。

背景技术

目前得益于复合材料叶片的发展，同时为了有效节约风电场土地，降低并网成本和单位功率造价，从现代风力机建造伊始，风力发电机组单机容量不断得到提升，目前已商业投产的VESTAS-V164机型已达到10MW功率。但是，单风轮风力机不可能无限提升其单机容量，随着风轮直径的增加，风机将会面临诸多挑战，如叶片的气弹问题(如颤振)、疲劳寿命问题，与之匹配的传动链及发电机的设计、制造、寿命问题，超大型叶片及机舱的运输、安装问题等等，因此可以预见，在现有技术条件下，依靠增大风轮尺寸来提升单机容量的方法会越来越困难。

针对这一问题，一条革命性的技术路线进入人们的视野之中-多风轮风力机，国外已经有相关企业和科研机构率先展开了相关研究工作，但是该技术路线大型机组急需解决的问题之一就在于整体偏航的设计及控制方法。

发明内容

本发明的目的是提供多风轮风力机主动偏航系统，为海上多风轮风力机偏航系统提供一种新的技术路线。

本发明采用如下技术方案：

一种海上浮式多风轮风力机主动偏航系统，包括阻尼连接部件、柔性拉索、拉索收放浮体装置、可伸缩偏航力臂部件和水下动力装置，所述阻尼连接部件刚性连接在多风轮风力机的塔架上，柔性拉索的一端与阻尼连接部件连接，柔性拉索的另一端与拉索收放浮体装置相连，水下动力装置置于拉索收放浮体装置下端与之固接，拉索收放浮体装置还与可伸缩偏航力臂部件固定连接，可伸缩偏航力臂部件与多风轮风力机的漂浮基础固连。

上述水下动力装置可提供水平面任意方向的驱动力并可自转，水下动力装置转动，带动拉索收放浮体装置转动，从而将柔性拉索缠绕在拉索收放浮体装置上，用于锁紧柔性拉索，柔性拉索牵拉阻尼连接部件，所以带动多风轮风力机的塔架转动，同时当多风轮风机塔架振动时，拉紧的柔性拉索和阻尼连接部件可以提供阻尼作用抑制塔架振动，拉索收放浮体装置转动的同时驱动可伸缩偏航力臂部件转动，实现多风轮风力机的整体偏航。

整个偏航系统的动力来源于水下动力装置，在风速较小时该阈值由具体设计方案中的偏航力臂的强度决定，本方案中风速较小指风速小于6米/秒，水下动力装置仅驱动可伸缩偏航力臂部件带动多风轮风力机整体偏航，柔性拉索处于松弛状态。当风速较大时大于6米/秒，水下动力装置通过拉索收放浮体装置锁紧柔性拉索并提供水平面平行于多风轮风力机平面的偏航动力，带动多风轮风力机的塔架、以及可伸缩偏航力臂部件转动，实现多风轮风力机的整体偏航。上述可伸缩偏航力臂部件可根据所需偏航力矩进行伸缩，提供最佳偏航力臂和最优偏航时间。

整个偏航系统的动力来源于水下动力装置，通过柔性拉索和可伸缩偏航力臂完成多风轮风力机的整体偏航，该系统不仅能完成多风轮风力机的主动整体偏航，还可通过一定的控制方法对柔性拉索进行收拉和锁紧控制从而抑制多风轮风力机塔架的振动，水下动力装置还可以提供海上浮式多风轮风力机整体移动的需求。

当测得风向与风轮平面夹角大于度时此阈值可根据具体情况进行更改，测风设备不在本专利权利要求中，可参考现有单风轮风力机的技术方案实施。本发明所述系统开始进行偏航对风，水下动力装置根据对风方向开始进行偏转，其平面垂直于风轮方向，可正反双向提供推力，偏航算法参考单风轮风力机技术方案。