[发明专利]一种漂浮式风机基础

说明书

本发明公开了一种漂浮式风机基础，包括：立柱套筒、支撑立柱、若干侧立柱、可伸缩横撑结构、管状连接件和底部软舱结构；所述立柱套筒用于支撑风机塔架，所述的支撑立柱具有可在垂直方向伸缩的可伸缩结构；所述侧立柱对称布置在所述支撑立柱周围；所述可伸缩横撑结构连接于相邻的两个所述侧立柱之间，能在水平方向上伸缩；所述管状连接件包括第一管状连接件和第二管状连接件；所述第一管状连接件的两端分别与所述侧立柱上端和所述立柱套筒铰接，所述第二管状连接件的两端分别与所述侧立柱下端和所述底部软舱结构铰接，使得所述支撑立柱在所述垂直方向拉伸/压缩时，所述可伸缩横撑结构在所述水平方向上压缩/拉伸。

技术领域

本发明涉及发电设备技术领域，具体涉及一种可变立柱跨距SPAR型单点漂浮式风机基础。

背景技术

近年来，在人类对可再生能源—风能的开发利用过程中，风机逐渐从陆上转向近海，又逐步从近海走向深远海。这个过程中，涌现了多种类型海上漂浮式风机基础的形式，这当中，以单立柱式(SPAR)、半潜式 (Semi-Submersible)、张力腿式(TLP)以及船型(Barge)四种类型的漂浮式风机基础最为常见。

目前，欧美国家在漂浮式风机基础的研发能力和投入上都处于领先地位。其中，最具有代表性的几类漂浮式风机基础包括：

(1)挪威国家石油公司(Equinor)研发的Hywind(单立柱式基础)，该基础由一根直径为14.4m的下浮体及直径为7.5m的过渡段所构成，过渡段上部承载着塔筒和风机，整体结构形式较为简单；

(2)美国的Principle Power研发的WindFloat(半潜式基础)，该基础由三个直径约10m的立柱构成，立柱间通过横撑和斜撑进行连接和加强，立柱底部有六边形的薄板结构作为垂荡板；

(3)法国的SBM Offshore研发的用于PGL海上风电场项目中的漂浮式基础(张力腿式基础)，其整体结构形式为桁架式，其中用于连接系泊系统的部分是三个圆形截面立柱，立柱上安装有锚链锁紧装置；

(4)法国IDEOL公司研发的DampingPool(船型风机基础)，该漂浮式风机基础由“回字形”的浮筒所构成，它采用了阻尼池技术来实现减摇功能。

由于我国近海岸较浅水深(大部分处在30-50m左右)的限制，目前海上风电场所采用的基础形式主要还是以单桩、导管架以及高桩承台等固定式基础为主。漂浮式基础的应用尚处于起步阶段，其中相对处于领先地位的主要是三峡新能源及龙源电力等公司主推的漂浮式样机项目，但无一例外的是，这些公司所采用的基础方案均为半潜式基础结构形式。

半潜式基础的主要特点是其水线面面积较小，立柱间跨距较大，结构形式相对较为简单，但是，体型庞大、建造成本高是其最主要缺点；另外，由于它的立柱跨距较大，当半潜式基础用于浅水环境时，当其运动较大时(主要为横摇和纵摇)，则在立柱底部边界处，极容易发生触底的事故，存在较大的安全隐患。

立柱式基础，由于其整体上主要为细长型结构，不存在诸如边界触底的问题；同时，其六自由度运动固有周期相对于半潜式基础更大，对于同样环境条件的海域而言，立柱式基础的运动性能更佳，对风机发电也更为有利；然而，对于常规的立柱式基础结构，其浸没于水中的部分高度可达80-100m (如Hywind等)，显然不太适用于我国大部分近海浅水深海域。

另外，对于漂浮式基础而言，系泊系统的布置也是一大难题。对于半潜式基础，可利用的系泊系统形式几乎只能是常规悬链线式系泊，而对于立柱式基础而言，其选择余地则相对较大，既可以采用悬链线式系泊，又能够采用半张紧或完全张紧式的系泊系统形式，系泊系统方案设计受限相对较小。这对于成本异常敏感的漂浮式风机而言，若能大幅度降低系泊系统的成本占比，无疑更利于商业化推广。

综上，为了能够同时获得立柱式和半潜式基础优良的稳定性和运动性能以及适应性更为广泛的系泊系统设计形式，且在一定程度上满足从浅水深向中等乃至深水过渡的需求，发明一款新型的漂浮式基础将变得尤为重要。