[发明专利]一种梁型海上浮式风力涡轮发电系统

说明书

本申请公开了一种梁型海上浮式风力涡轮发电系统，该发电系统包括梁型支撑结构以及安装在所述梁型支撑结构上的至少两个风机塔架，每个所述风机塔架上分别安装有风机转子。本申请中的发电系统在有限的浮式基础上布置了尽可能多的浮式风力发电机，发电系统的受风面积更大，发电效率更高，发电系统采用多风机的设计，将超大功率风机的高昂成本进行分摊和缩减，降低了单个浮式风力发电机的浮式基础的成本。

技术领域

本申请涉及风力发电技术领域，具体涉及一种梁型海上浮式风力涡轮发电系统。

背景技术

风能作为一种绿色可再生能源得到越来越多的开发利用，风力发电行业发展重点慢慢从陆上向海上转移，广阔的深海有着巨大的风能开发潜能。深远海浮式风电是目前国际上海上风电场开发建设的热点，欧洲已率先开发了商业化运营漂浮式风场，我国几大能源巨头正在大力开发漂浮式风力发电示范样机项目。

目前技术较为成熟的漂浮式风力发电机基础根据结构形式大致可分为：张力腿式、半潜式、单立柱式和驳船式等。

单立柱式风机基础在欧洲已有商业化风场，即全球首座漂浮式风电场Hywind建设在苏格兰东海岸，该风电场由挪威国家石油公司和Masdar公司联合投资建设，离岸距离25公里，总装机30MW。这种浮式基础形式适合大水深、风浪环境较温和的海域，其结构尺寸大，整个风机基础的长度长达近百米，基础底部使用重压载，从而获得非常低的系统重心位置，并低于其浮心位置，具有非常富裕的恢复力稳性，浮标式犹如定海神针一样稳稳的矗立在海中。但每一个这样的风机基础用钢量巨大，并且只能用于支撑一台风力发电机，材料成本高，且需先扶正安装单立柱基础，再在位安装风机及塔筒，安装环境条件要求苛刻，不太适合我国海域。

典型的半潜式浮式风电基础为Windfloat三立柱浮筒形式，包括三立柱浮力筒、连接桁架、垂荡板、主动压载系统等。三个浮力筒由桁架结构两两互联，高度为30米，浮筒之间距离为50米，用系泊系统将其锚定在100米深的海床上。其应用的欧洲浮式海上风电场，风场总容量25MW，距离葡萄牙维亚纳堡(Viana do Castelo)海岸20公里。这种浮式基础设计方案，海上运输只需拖船，安装方便，适应水深范围广，但其为全钢结构，钢材成本不低，且桁架与浮筒间的焊接工艺要求高。

典型的驳船式风机基础为法国Ideol开发的阻尼池半潜式漂浮基础，在日本的Hibiki Nada Sea海域安装了一台试验原型风机，容量为3.2MW。其水线面大稳性好，结合阻尼池有良好的水动力性能，驳船式方型基础结构内使用了大量钢筋结构浇筑混凝土，材料用量也非常大。

我国目前从事漂浮式风机的研究还在初步阶段，现有已下水的三峡漂浮式基础也还是基于三浮筒半潜形式的漂浮式基础，基础材料为钢制，且基础仅能用于一台风机，单位兆瓦材料成本过高，因而需要开发出材料成本更低，更适合我国海域条件的且由我国掌握知识产权的漂浮式风机基础。

由于海上风浪等环境条件特殊，单个海上漂浮式风机系统基础结构尺寸大、用钢量多、系泊缆长、远距离输电电缆用量大等各因素导致海上风机成本居高不下，再加上电价去补贴政策，海上风电行业面临着巨大的降本压力。

现有海上风机一直在进行优化设计，但离平价上网的度电成本还有很大差距，在精简结构构件、节省材料方面的优化空间越来越小，需要另辟蹊径拓宽降本思路，比如借鉴现在的共享经济，例如共享单车、共享住房等，各浮式风机系统的基础共用也是一种降本增效的思路。

此外，海上风浪较大，离岸距离远，由于浮式风机系统会频繁纵摇、横摇、垂荡等，会明显增大风机机组的电子控制系统，特别是变桨偏航系统的故障概率，需要结合更具操作性的机械调桨方法。

申请内容