專利名稱：海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于綜合性發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是利用風(fēng)能、太陽能、波浪能、潮汐能等進行發(fā)電的海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電平臺。
背景技術(shù)：
2011年3月日本福島核電站核泄漏所造成的輻射危機，極大地暴露了核電發(fā)展的弊端，使風(fēng)能、太陽能等綠色可再生能源呈現(xiàn)出越來越大的資源優(yōu)勢和發(fā)展?jié)摿ΑＴ诒姸嗫稍偕茉粗?，風(fēng)能以其資源無盡，成本低廉，技術(shù)最成熟，最具規(guī)模開發(fā)條件和發(fā)展前景，成為當(dāng)前最具商業(yè)開發(fā)價值的能源。據(jù)統(tǒng)計，全球風(fēng)能可利用資源量為72萬億千瓦。即使只成功利用了其中的20%，依然相當(dāng)于世界能源消費量的總和或電力需求的7倍。近幾年來，隨著陸地風(fēng)能資源開發(fā)殆盡，土地資源日趨緊張，以及海上風(fēng)電技術(shù)的日益成熟，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)向海上發(fā)展已成為必然趨勢。可以預(yù)見，在未來幾年甚至更長時間內(nèi)， 海上風(fēng)電將成為世界風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向和制高點。與陸上風(fēng)電相比，發(fā)展海上風(fēng)電具有顯著優(yōu)勢1、風(fēng)能資源更為豐富。海上風(fēng)力資源豐富，比陸地風(fēng)力發(fā)電量大。通常，離岸IOkm 的海上風(fēng)速要比沿岸陸上高出25% ；2、年利用小時長。陸上風(fēng)電機組年平均利用小時數(shù)一般在2000-2300小時之間。 但根據(jù)國外經(jīng)驗，海上風(fēng)電機組的年平均利用小時數(shù)一般在3000小時以上，有的高達4000 小時左右；3、風(fēng)能質(zhì)量好，風(fēng)機壽命較長。由于海上風(fēng)力資源更為穩(wěn)定，風(fēng)速較陸上更高，風(fēng)切變更小，湍流強度小，有穩(wěn)定的主導(dǎo)方向，因此機組運行穩(wěn)定、壽命長，不需要很高的塔架，單機能量產(chǎn)出較大；4、易于大型化、規(guī)模化發(fā)展。由于海上風(fēng)電機組距離海岸較遠，對噪音要求較低， 同時受噪聲、景觀、鳥類、電磁干擾等問題限制較小，且運輸便利，因此更易于向大型化、規(guī)模化發(fā)展，在一定程度上降低單位發(fā)電成本；5、海上風(fēng)電不占用土地資源，不涉及土地征用等問題，且接近沿海用電負荷中心；6、海上風(fēng)能的開發(fā)利用不會造成大氣污染和產(chǎn)生任何有害物質(zhì)，可減少溫室氣體排放，環(huán)保價值可觀。但是，目前發(fā)展海上風(fēng)電還存在一些制約因素，其中，平臺基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計和建造是制約海上風(fēng)電發(fā)展的重要因素。為了承受海上的強風(fēng)載荷、海水腐蝕和波浪沖擊等，海上風(fēng)電機組的基礎(chǔ)遠比陸上的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)難度大、建設(shè)成本高，一般來講基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)約占海上風(fēng)電開發(fā)成本的1/3左右，而且隨著水深的增加，海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的成本也會相應(yīng)增加。 目前海上風(fēng)機多采用重力混凝土和單樁鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計方案，一般僅限于開發(fā)水深20米以內(nèi)的近海風(fēng)電，如果水深超過30米，海上風(fēng)電的基礎(chǔ)成本會迅速增加。為適應(yīng)更深海域風(fēng)電的開發(fā)，開發(fā)商已在積極研發(fā)漂浮式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可選擇的概念加多，成本與海底固定的方式接近，受水深和離岸距離的限制小，而且在建設(shè)和安裝步驟上有較大彈性，且容易移動或拆卸，但目前仍處于試驗階段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電平臺，該平臺不僅解決固定式支撐基礎(chǔ)造價高、施工復(fù)雜的難題，而且該平臺漂浮于離岸海面上，受水深和離岸距離影響小，發(fā)電效率高，可滿足海上大型風(fēng)力發(fā)電的需要。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是該種海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電平臺，包括基礎(chǔ)平臺和固定在其上的發(fā)電裝置，其特征是，所述的基礎(chǔ)平臺是以桁架結(jié)構(gòu)相互支撐構(gòu)成的正多邊形結(jié)構(gòu)，依靠與桁架連為一體的各浮筒浮于海面上，通過定位樁實現(xiàn)定位。所述的正多邊形為正六邊形，在正六邊形的中心處設(shè)置帶上層建筑的第一浮筒， 該第一浮筒設(shè)有第一浮筒底座，第一浮筒底座上設(shè)有與桁架連為一體的第一立柱；在正六邊形的各邊交點處各設(shè)置一個第二浮筒，第二浮筒底座上設(shè)有與桁架連為一體的第二立柱；在正六邊形各邊上和對角線上距正六邊形各頂點一定距離以及各對角線上距正六邊形中心點一定距離均設(shè)有第三浮筒，第三浮筒底座上設(shè)有與桁架連為一體的支柱；在第一立柱和六個第二立柱上分別固定設(shè)置一風(fēng)力發(fā)電機組；在各第二浮筒底座上均設(shè)有兩個定位樁孔，兩根定位樁通過所述的定位樁孔底部插置于海床或海泥中。所述的第一浮筒上的上層建筑包括配電室和居住艙室。所述的第一浮筒底座直徑、第二浮筒底座直徑、第三浮筒底座直徑依次減小。所述的桁架其橫斷面呈矩形，由主桿、副桿和斜拉桿組成，所述的主桿位于矩形桁架的四個角，所述的副桿垂直連接在主桿上，所述的斜拉桿將各副桿與主桿連接為一體。所述的正六邊形的邊長為200m，所述的桁架由兩種規(guī)格的圓鋼管焊接而成，主桿為Φ350Χ8，主桿間垂向距離為10m，橫向間隔距離為6m，沿主桿縱向每間隔IOm設(shè)置規(guī)格 Φ300X 10的副桿，斜拉桿的規(guī)格與副桿相同。本發(fā)明的有益效果是與傳統(tǒng)海上風(fēng)電場相比，海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電專用技術(shù)的應(yīng)用，取代了樁式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計，降低了安裝與建設(shè)成本，并打破了傳統(tǒng)海上風(fēng)電僅能在近海發(fā)展的局限，能夠充分利用年發(fā)電小時數(shù)更多的深海風(fēng)能，大大提高了海上風(fēng)電的經(jīng)濟性。1、該平臺漂浮于離岸海面上工作，綠色環(huán)保、節(jié)省陸地空間、降低發(fā)電設(shè)備安裝及維護成本、利用率高，不需要在近海海底打地基也不需要進行水下作業(yè)(特別是深海)，平臺屬組合式，建造簡單，易于組裝，經(jīng)濟性好，一次性投入，可長期收益。而且進一步在各浮筒上還設(shè)有進排水腔室，以便于在安裝時通過該進排水腔室的進水、排水調(diào)節(jié)平臺的水平度，這樣就大大減少了施工和安裝難度。2、該發(fā)電平臺與陸上風(fēng)力發(fā)電相比，性能穩(wěn)定、維護成本低、使用壽命長、發(fā)電效率高，國內(nèi)外市場前景廣闊。整個平臺共有7組2MW風(fēng)力發(fā)電機組(14MW)、根據(jù)各海域情況還可設(shè)置海浪能發(fā)電機組，太陽能電池板發(fā)電機組，發(fā)電能力可以進行大幅度提升，隨著改進，將來還可實現(xiàn)電解水生產(chǎn)氫燃料。該平臺剩余空間還可以用來綜合開發(fā)利用。3、本發(fā)明正六邊形整體骨架平臺，7套風(fēng)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行，可以使投入產(chǎn)出比更為合理。4、本發(fā)明的桁架其橫斷面呈矩形，加之主桿、副桿和斜拉桿的規(guī)格差異使得桁架剛性好，承載能力強，能夠滿足發(fā)電機組和平臺承載的需要，底盤足夠穩(wěn)固，能經(jīng)受住海上惡劣的環(huán)境。5、本發(fā)明的第一浮筒底座直徑、第二浮筒底座直徑、第三浮筒底座直徑依次減小， 使得平臺所受浮力均勻，使平臺更為穩(wěn)定。6、兩根定位樁插置于海床或海泥中，不僅可使平臺根據(jù)水面的高低而調(diào)整高度， 而且還可避免平臺水平漂移。7、平臺的安裝不受海水深度的限制，可放置在海平面任何一個角落，將深海風(fēng)力發(fā)電變?yōu)楝F(xiàn)實。


圖1是本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)簡圖；圖2為圖1狀態(tài)下的左視結(jié)構(gòu)簡圖；圖3為圖1狀態(tài)下的A-A局部結(jié)構(gòu)簡圖；圖4為圖3狀態(tài)下B處局部結(jié)構(gòu)簡圖；
圖5為圖4左視結(jié)構(gòu)簡圖；圖6本發(fā)明的第一浮筒主視結(jié)構(gòu)簡圖；圖7本發(fā)明圖6中C-C的局部結(jié)構(gòu)簡圖；圖8本發(fā)明的第二浮筒主視結(jié)構(gòu)簡圖；圖9本發(fā)明圖8的俯視結(jié)構(gòu)簡圖；圖10本發(fā)明的第三浮筒主視結(jié)構(gòu)簡圖；圖11本發(fā)明圖10的俯視結(jié)構(gòu)簡圖.圖中1桁架，2第二浮筒，3第一輔助桁架，4第三浮筒，5對角線桁架，6第二輔助桁架，7風(fēng)機槳葉，8第一浮筒，9風(fēng)力發(fā)電機組，10定位樁，11上層建筑，12主桿，13副桿，14 斜拉桿，81第一浮筒底座，82第一浮筒立桿，83第一浮筒連接件，21第二浮筒底座，22第二浮筒立桿，23第二浮筒連接件，24海泥，25定位樁孔，26定位樁支撐架，41第三浮筒底座，42 支柱，43第三浮筒連接件。
具體實施例方式如圖1、圖2.該種海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電專用平臺，包括基礎(chǔ)平臺和固定在其上的發(fā)電裝置，所述的基礎(chǔ)平臺漂浮于海水上，主要作為支撐發(fā)電裝置的載體，并為工作人員和相關(guān)人員提供相關(guān)的活動區(qū)域；發(fā)電裝置包括風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)，還可以是太陽能發(fā)電系統(tǒng)、波浪能或潮汐能在內(nèi)的一種或多種發(fā)電裝置?；A(chǔ)平臺是以桁架結(jié)構(gòu)相互支撐構(gòu)成的正六邊形結(jié)構(gòu)，依靠與桁架1連為一體的各浮筒浮于海面上。桁架結(jié)構(gòu)見圖3、圖4、圖5。桁架其橫斷面呈矩形(圖5所示)，由主桿12、副桿13和斜拉桿14組成，所述的主桿12位于矩形桁架的四個角，所述的副桿13垂直連接在主桿12上，所述的斜拉桿14將各副桿13與主桿12連接為一體。所述的桁架由兩種規(guī)格的圓鋼管焊接而成，主桿為Φ350Χ8，主桿間垂向距離為10m，橫向間隔距離為6m，沿主桿縱向每間隔IOm設(shè)置規(guī)格Φ300Χ10的副桿，斜拉桿的規(guī)格與副桿相同。桁架其橫斷面呈矩形，加之主桿、副桿和斜拉桿的規(guī)格差異使得桁架剛性好，承載能力強，能夠滿足發(fā)電機組和平臺承載的需要。在正六邊形的中心處設(shè)置帶上層建筑11的第一浮筒8，該第一浮筒8設(shè)有第一浮筒底座81，第一浮筒底座上設(shè)有與桁架連為一體的第一立柱82 ；如圖6、圖7.第一浮筒8上的上層建筑11包括配電室和居住艙室上下兩層。配電室為發(fā)電和輸送電力而設(shè)置，居住艙室為有人值守提供方便，本平臺設(shè)置6人，以便進行日常的平臺維護。居住艙室的設(shè)置應(yīng)為值守人員提供最大方便。下層桁架的主桿12與第一立柱82之間設(shè)有六個均布的第一浮筒連接件83，使主桿12與第一立柱82連接更為可靠。上層桁架的主桿12直接連接在上層建筑11上。如圖1、圖2、圖8、圖9，在正六邊形的各邊交點處各設(shè)置一個第二浮筒2，第二浮筒底座21上設(shè)有與桁架連為一體的第二立柱22，上下兩層桁架的主桿12與第二立柱22之間設(shè)有六個均布的第二浮筒連接件23，使主桿12與第二立柱22連接更為可靠.在各第二浮筒底座21上均設(shè)有兩個定位樁孔25，兩根定位樁10通過所述的定位樁孔底部插置于海床或海泥M中。不僅可使平臺根據(jù)水面的高低而調(diào)整高度，而且還可避免平臺水平漂移。為使定位樁10更好地滿足平臺漂浮的需要，與第二立柱22固定連接設(shè)有上下兩層定位樁支撐架沈，定位樁支撐架沈上設(shè)置的通孔對定位樁10起很好的導(dǎo)向作用。如圖1、圖2、圖10、圖11，在正六邊形各邊上和對角線上距正六邊形各頂點一定距離(50m)以及各對角線上距正六邊形中心點一定距離(50m)均設(shè)有第三浮筒4，第三浮筒底座41上設(shè)有與桁架連為一體的支柱42 ；該支柱通過第三浮筒連接件43與桁架連接在一起。第三浮筒4數(shù)量較多，在正六邊形的每一個角上，由第一輔助桁架3和對角線桁架5構(gòu)成的第三浮筒4共有3 X 6 (18個)，而由對角線桁架5和第二輔助桁架6構(gòu)成的第三浮筒4 共有3X2(6個)。合計共M個，以提供較大的浮力。在第一立柱和六個第二立柱上分別固定設(shè)置一帶槳葉7的風(fēng)力發(fā)電機組9，整個平臺共有 組2麗風(fēng)力發(fā)電機組(14MW)，7套風(fēng)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行，可以使投入產(chǎn)出比更為合理。風(fēng)機塔筒高70m，直徑細，槳葉長度45m.所述的第一浮筒底座直徑為2細、第二浮筒底座直徑為20m、第三浮筒底座直徑9m 依次減小，第一浮筒立桿82的直徑為16m，第二浮筒立桿22的直徑為16m，第三浮筒上的支柱42直徑為3m.這使得平臺所受浮力均勻，使平臺更為穩(wěn)定。正六邊形的邊長為200m，最大總長400m，最大寬度346m，工作吃水5m，浮筒高度 :3m。本平臺用于渤海水域中，利用海上風(fēng)力完成發(fā)電工作。本發(fā)明的基礎(chǔ)平臺是以桁架結(jié)構(gòu)相互支撐構(gòu)成的正多邊形結(jié)構(gòu)，除上述正六邊形結(jié)構(gòu)外，還可以是其它結(jié)構(gòu)，例如正八邊形、正五邊形等，整個平臺的連接結(jié)構(gòu)原理相同。本平臺屬組合式，建造簡單，易于組裝，組裝時可以在簡易“港口”將平臺組裝，組裝后拖至預(yù)定海域。
權(quán)利要求
1.一種海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電平臺，包括基礎(chǔ)平臺和固定在其上的發(fā)電裝置，其特征是，所述的基礎(chǔ)平臺是以桁架結(jié)構(gòu)相互支撐構(gòu)成的正多邊形結(jié)構(gòu)，依靠與桁架連為一體的各浮筒浮于海面上，通過定位樁實現(xiàn)定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電平臺，其特征是，所述的正多邊形為正六邊形，在正六邊形的中心處設(shè)置帶上層建筑的第一浮筒，該第一浮筒設(shè)有第一浮筒底座，第一浮筒底座上設(shè)有與桁架連為一體的第一立柱；在正六邊形的各邊交點處各設(shè)置一個第二浮筒，第二浮筒底座上設(shè)有與桁架連為一體的第二立柱；在正六邊形各邊上和對角線上距正六邊形各頂點一定距離以及各對角線上距正六邊形中心點一定距離均設(shè)有第三浮筒，第三浮筒底座上設(shè)有與桁架連為一體的支柱；在第一立柱和六個第二立柱上分別固定設(shè)置一風(fēng)力發(fā)電機組；在各第二浮筒底座上均設(shè)有兩個定位樁孔，兩根定位樁通過所述的定位樁孔底部插置于海床或海泥中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電平臺，其特征是，所述的第一浮筒上的上層建筑包括配電室和居住艙室。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電平臺，其特征是，所述的第一浮筒底座直徑、第二浮筒底座直徑、第三浮筒底座直徑依次減小。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電平臺，其特征是，所述的桁架其橫斷面呈矩形，由主桿、副桿和斜拉桿組成，所述的主桿位于矩形桁架的四個角，所述的副桿垂直連接在主桿上，所述的斜拉桿將各副桿與主桿連接為一體。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電平臺，其特征是，所述的正六邊形的邊長為200m，所述的桁架由兩種規(guī)格的圓鋼管焊接而成，主桿為Φ350Χ8，主桿間垂向距離為10m，橫向間隔距離為6m，沿主桿縱向每間隔IOm設(shè)置規(guī)格Φ300Χ10的副桿，斜拉桿的規(guī)格與副桿相同。
全文摘要
一種海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電平臺，屬于綜合性發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，它所述的基礎(chǔ)平臺是以桁架結(jié)構(gòu)相互支撐構(gòu)成的正多邊形結(jié)構(gòu)，依靠與桁架連為一體的各浮筒浮于海面上，通過定位樁實現(xiàn)定位。該平臺不僅解決固定式支撐基礎(chǔ)造價高、施工復(fù)雜的難題，而且該平臺漂浮于離岸海面上，受水深和離岸距離影響小，發(fā)電效率高，可滿足海上大型風(fēng)力發(fā)電的需要。
文檔編號F03B13/26GK102390495SQ201110293250
公開日2012年3月28日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者朱玉國 申請人:山東長星風(fēng)電科技有限公司