一种海上变电站及其设计水线位置计算方法技术

本发明专利技术涉及海上发电技术领域，公开了一种海上变电站及其设计水线位置计算方法，包括压载水舱，压载水舱为类圆柱体结构，压载水舱包括有上压载部和垂荡阻尼部，上压载部的中部设置有隔离舱，隔离舱为封闭空腔，并通过设计水线位置计算方法，设置隔离舱的高度等于垂荡阻尼部的高度。根据本发明专利技术的海上变电站及其设计水线位置计算方法，降低了波浪漂流力的影响，满足远海、深海、更大风电容量的送出需要，降低施工成本。施工成本。施工成本。

【技术实现步骤摘要】
一种海上变电站及其设计水线位置计算方法


[0001]本专利技术涉及海上发电
，特别是涉及一种海上变电站，以及应用于该海上变电站的设计水线位置计算方法。

技术介绍

[0002]海上变电站(升压站/换流站)负责集中送出海上风电场的电能，属于核心建筑。现有的深远海海上变电站类型主要包括：导管架配上部组块式变电站、一体化立柱式平台、浮体配上部组块式变电站。
[0003]其中，导管架配上部组块式变电站，在基础导管架安装完毕后，上部组块采用吊装(7000吨以下)或者浮拖安装(7000吨以上)方式完成安装，而吊装和浮拖均要求海上具有良好的气象环境，因此导管架配上部组块式变电站的海上施工窗口期短，进度计划波动大。
[0004]一体化立柱式平台，整个平台主要包括3个功能层：最下层为重力层，降低整体平台重心，提高稳定性；中间层为浮力层，为平台漂浮在海上提供浮力；最上层为变电站工艺层，提供设备舱室。因此，一体化立柱式平台具有较多的高空作业，海上运输时重心高，导致运输稳性较低，不适合大容量海上风电场集中送出。
[0005]浮体配上部组块式变电站，似于导管架式变电站：将基础导管架换成浮体，整个结构物可以直接拖航至目的地，因此浮体式变电站的上部组块重量无限制，风场容量可以较大。但是现有的浮体式变电站，存在以为问题：1)为防止甲板上浪，上部组块首层甲板标高和导管架式平台一样高，上部组块重心较高。在上部组块重心较高的情况下，为了具有较高的稳性，下部浮体必须提供额外重量降低整体平台的重心，即下部浮体做的很大。2)上部组块安装工艺布置成近似矩形，受风荷载时形状系数较高按海工规范应为1.5，且上部组块距离海平面高，因此承受较大的风荷载，为了满足定位要求，锚固系统需要做的较大。3)下部浮体近似矩形，受波浪荷载作用时形状系数较高，下部浮体承受较大的波浪漂流力，因此为了满足定位要求，锚固系统需要进一步做大。
[0006]此外，现有的海上变电站还包括有导管架配预制舱式变电站，导管架配预制舱式变电站是将上部组块拆成多个功能模块(预制舱)，每个预制舱在海上独立安装，全部模块安装完毕后，海上完成电缆连接和电气调试，其中预制舱之间的电缆连接、电气调试将增加海上作业时间3至6个月，并且项目进度受气象影响巨大、施工成本高，同时预制舱式增加了海上吊装作业，同时也受吊装资源限制。
[0007]随着海上风电的开发，海上变电站离岸距离越来越远、水深越来越深、变电站越来越重，造成海上变电站基础导管架、上部组块的建造和安装成本越来越高、施工越来越难，现有的海上变电站，不能满足远海、深海、更大风电容量的送出需要。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是：提供一种海上变电站及其设计水线位置计算方法，降低了波浪漂流力的影响，满足远海、深海、更大风电容量的送出需要，降低施工成本。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术第一方面实施例提供了一种海上变电站，包括有压载水舱。
[0010]所述压载水舱为类圆柱体结构；所述压载水舱包括有上压载部和垂荡阻尼部；所述上压载部的中部设置有隔离舱；所述隔离舱为封闭空腔；所述隔离舱的高度等于所述上压载部的高度。
[0011]根据本专利技术的一些实施例，所述上压载部的外壁与所述垂荡阻尼部的外壁组成环形凹槽，所述环形凹槽的槽宽朝远离所述压载水舱的轴线逐渐增大。
[0012]根据本专利技术的一些实施例，所述上压载部的下端设置上斜面和垂直面，所述垂直面设置于所述上斜面的靠近所述垂荡阻尼部的一侧；所述垂直面与所述上压载部的轴线平行；所述上斜面沿所述压载水舱的径向朝远离所述垂直面的方向延伸；所述垂荡阻尼部的上端设置有下斜面，所述下斜面与所述垂直面的远离所述上斜面的一侧连接；所述下斜面沿所述压载水舱的径向朝远离所述垂直面的方向延伸。
[0013]根据本专利技术的一些实施例，所述上压载部的上方设置有防浪围壁。
[0014]根据本专利技术的一些实施例，所述防浪围壁内设置有设备舱和备用舱；所述备用舱设置于所述设备舱和所述防浪围壁之间。
[0015]根据本专利技术的一些实施例，所述设备舱的水平截面面积等于所述隔离舱的水平截面面积。
[0016]根据本专利技术的一些实施例，所述设备舱上设置有多个高度不同的设备甲板。
[0017]根据本专利技术的一些实施例，所述垂荡阻尼部的下端设置有锚固装置。
[0018]本专利技术第二方面实施例提供了应用于上述实施例的海水变电站的设计水线位置计算方法，包括下列步骤：
[0019]步骤S1:输入工艺重量G
工艺
；
[0020]步骤S2:获取浮体钢材重量G
钢材
，所述浮体钢材重量G
钢材
通过以下公式
①
计算：
[0021]浮体钢材重量G
钢材
＝G
工艺
/27％*73％＝2.7*G
工艺
ꢀꢀꢀ①
；
[0022]步骤S3:获取所述压载水舱的压载水重量W
压载水
，所述压载水重量W
压载水
通过以下公式
②
计算：
[0023]W
压载水
＝π*(D/2)^4*H1
②
，其中，D为所述压载水舱1的外径；
[0024]步骤S4:获取所述海上水电站受到的浮力F
浮力
，所述浮力F
浮力
通过以下公式
③
计算：
[0025]F
浮力
＝π*(D/2)^2*(H1+H2)
ꢀꢀꢀ③
；
[0026]步骤S5:设定海上变电站的总重量与浮力平衡，
[0027]即：F
浮力
＝G
工艺
+G
钢材
+W
压载水
ꢀꢀꢀ④
；
[0028]将公式
①
、公式
②
和公式
③
代入公式
④
，可得下列公式
⑤
：
[0029]π*(D/2)^2*(H1+H2)＝G
工艺
+2.7*G
工艺
+π*(D/2)^2*H1
⑤
；
[0030]H2＝(3.7*G
工艺
)/(π*D^2/4)
ꢀꢀꢀ⑥
；
[0031]步骤S6:所述压载水重量W
压载水
设置如下：
[0032]W
压载水
＝G
工艺
+G
钢材
＝G
工艺
+2.7G
工艺
＝3.7G
工艺
⑦
，
[0033]将公式
⑦
代入到公式
②
中，可得:
[0034]H1＝(3.7*G
工艺
)/(π*D^2/4)
ꢀꢀꢀ⑧...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上变电站，包括压载水舱，其特征在于，包括：所述压载水舱为类圆柱体结构；所述压载水舱包括有上压载部和垂荡阻尼部；所述上压载部的中部设置有隔离舱；所述隔离舱为封闭空腔；所述隔离舱的高度等于所述垂荡阻尼部的高度。2.根据权利要求1所述的海上变电站，其特征在于，所述上压载部的外壁与所述垂荡阻尼部的外壁组成环形凹槽，所述环形凹槽的槽宽朝远离所述压载水舱的轴线逐渐增大。3.根据权利要求2所述的海上变电站，其特征在于，所述上压载部的下端设置上斜面和垂直面，所述垂直面设置于所述上斜面的靠近所述垂荡阻尼部的一侧；所述垂直面与所述上压载部的轴线平行；所述上斜面沿所述压载水舱的径向朝远离所述垂直面的方向延伸；所述垂荡阻尼部的上端设置有下斜面，所述下斜面与所述垂直面的远离所述上斜面的一侧连接；所述下斜面沿所述压载水舱的径向朝远离所述垂直面的方向延伸。4.根据权利要求1所述的海上变电站，其特征在于，所述上压载部的上方设置有防浪围壁。5.根据权利要求4所述的海上变电站，其特征在于，所述防浪围壁内设置有设备舱和备用舱；所述备用舱设置于所述设备舱和所述防浪围壁之间。6.根据权利要求1所述的海上变电站，其特征在于，所述设备舱的水平截面面积等于所述隔离舱的水平截面面积。7.根据权利要求1所述的海上变电站，其特征在于，所述设备舱上设置有多个高度不同的设备甲板。8.根据权利要求1所述的海上变电站，其特征在于，所述垂荡阻尼部的下端设置有锚固装置。9.一种应用于权利要求1至8任一项所述的海水变电站的设计水线位置计算方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤S1:输入工艺重量G
工艺
；步骤S2:获取浮体钢材重量G
钢材
，所述浮体钢材重量G
钢材
通过以下公式
①
计算：浮体钢材重量G
钢材
＝G
工艺
/27％*73％＝2.7*G
工艺
①
；步骤S3:获取所述压载水舱的压载水重量W
压载水
，所述压载水重量W
压载水
通过以下公式
②
计算：W
压载水
＝π*(D/2)^4*H1
②
...

【专利技术属性】
技术研发人员：史政，刘蒙，
申请(专利权)人：中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：