风力机与多浮子波浪能发电装置集成式半潜式平台结构制造方法及图纸

本发明专利技术属于海洋能利用领域，提出一种风力机与多浮子波浪能发电装置集成式半潜式平台结构。该平台结构包括风力机、塔架结构、半潜式平台、锚链、浮子波浪能发电装置及配套电力传输系统。浮子波浪能发电装置分别对称设在半潜式平台外侧辅助立柱的水面处，浮子结构利用滑轮

【技术实现步骤摘要】
风力机与多浮子波浪能发电装置集成式半潜式平台结构


[0001]本专利技术涉及海洋能利用领域，具体涉及风力机与多浮子波浪能发电装置集成式半潜式平台结构。

技术介绍

[0002]海上风能和波浪能都是清洁可再生的海洋能源，它们在本质上都可以归结到太阳能。由于海风与海浪具有天然的相关性，因此风能丰富水域的波浪能资源也很丰富。我国东部沿海的海上可开发风能资源非常丰富，不仅资源潜力巨大，而且开发利用市场条件良好，更靠近中国的经济中心。随着海上风电场逐步向深水海域拓展，其支撑平台结构也逐渐由固定式基础向漂浮式结构系统发展。目前世界范围内已建立了多个漂浮式海上风电示范项目，我国也将主要研究重点聚焦在半潜式海上风力机结构系统。然而，相比于海上风电的快速产业化发展，波浪能发电装置由于其能量转化率较低，单位发电成本较高，一定程度限制了其大规模商业化应用。
[0003]现有技术中，深水漂浮式海上风力机的主要结构形式有：Spar式、张力腿式和半潜式等平台系统，其中我国对半潜式平台结构系统的研究及建造经验最为丰富。波浪能发电装置的种类繁多，不拘一格，有浮子式、波力发电船式、环礁式、整流器式、海蚌式、软袋式、振荡水柱式、波流式、摆式、收缩水道式等十余种，其中以浮子式结构系统最为简洁，效率较高。
[0004]现有技术的不足是：随着海上风力机单机容量逐渐从5MW向10MW甚至20MW发展，这对浮式海上风力机支撑平台结构系统的优化设计也提出了较大的挑战；波浪能发电装置能量转化率较低，单位发电成本较高，需探索与相关海洋结构集成应用，从而实现成本优化。目前缺少将半潜式风力机与多浮子波浪能发电装置集成为一体的海洋能源综合开发结构系统。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提出一种风力机与多浮子波浪能发电装置集成式半潜式平台结构，使它们共享支撑平台结构和电力传输配套系统，提高海洋可再生资源综合利用效率并降低发电成本。
[0006]本专利技术的技术方案：一种风力机与多浮子波浪能发电装置集成式半潜式平台结构，包括锚链8、平台中心支撑立柱4、平台外侧辅助立柱5、平台上部连接结6、平台下浮体连接结构7和浮子波浪能发电装置；每个平台外侧辅助立柱5两端均与平台中心支撑立柱4通过平台上部连接结构6和平台下浮体连接结构7连接；风力机1通过塔架结构2固定于平台中心支撑立柱4；利用风力机1获取风能，利用设在水面处的多个浮子波浪能发电装置获取波浪能，并降低半潜式平台的横摇和纵摇运动响应。
[0007]锚链8一端连接于平台外侧辅助立柱5，另一端锚定于海底；
[0008]浮子波浪能发电装置包括波浪能浮子结构3和滑轮
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滑道耦合装置；波浪能浮子结
构3通过滑轮
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滑道耦合装置套接于平台外侧辅助立柱5外；
[0009]滑轮
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滑道耦合装置包括滑轮9、滑道10、弹簧阻尼器11、活塞结构12、连接套筒13和连接杆14；滑道10竖直固定于平台外侧辅助立柱5外侧面，滑轮9通过弹簧阻尼器11安装于波浪能浮子结构3上，控制滑轮9在滑道10内滑动；弹簧阻尼器11用于缓冲滑轮9压向滑道10的力；连接杆14一端固定于平台外侧辅助立柱5，另一端固定于连接套筒13；连接套筒13与活塞结构12固定连接；
[0010]双向液压发电系统位于波浪能浮子结构3内，其包括活塞结构12、液压缸15、单向入流阀a16、单向出流阀a17、单向入流阀b18、单向出流阀b19、储能器21、液压马达22和发电机20；活塞结构12于液压缸15内运动；液压缸15通过两管路连通；一管路上依次过单向入流阀a16、液压马达22和单向出流阀a17将液压缸15连通，另一管路上依次过单向入流阀b18、液压马达22和单向出流阀b19将液压缸15连通；液压马达22连接至发电机20发电，且液压马达22两端分别布置蓄能器21用于稳定双向液压发电系统压力及保护其安全；
[0011]波浪能浮子结构3与平台外侧辅助立柱5相对垂向运动，带动活塞结构12运动；正向运动时，液压缸15内的液体经单向入流阀a16进入液压马达22，驱动液压马达22旋转带动发电机20发电，液体经单向出流阀a17流出至液压缸15；反向运动时，液压缸15内的液体经单向入流阀b18进入液压马达22，驱动液压马达22旋转带动发电机20发电，液体经单向出流阀b19流出至液压缸15。
[0012]所述滑轮9于平台外侧辅助立柱5外侧面对称布置；每根平台外侧辅助立柱5布置四至八对滑轮9。
[0013]所述浮子波浪能发电装置对称布置于平台外侧辅助立柱结构5的水面处；不对平台中心支撑立柱结构4安全产生显著影响。
[0014]所述连接套筒13与活塞结构12的固定连接方式为铰接或夹紧。
[0015]所述液压马达22两端增设节流阀用于稳定双向液压发电系统压力及保护其安全。
[0016]所述的风力机1为水平轴风力机或垂直轴风力机。
[0017]半潜式平台的上部连接结构6将平台中心支撑立柱4的巨大载荷有效传递分担到平台外侧辅助立柱5。
[0018]本专利技术的有益效果是：
[0019]1.浮子波浪能装置即利用浮子结构与平台辅助立柱结构的相对垂向运动驱动双向液压发电系统进行发电，又有效降低半潜式平台的横摇和纵摇响应。此外，浮子波浪能发电装置只对称布置在平台外侧辅助立柱结构的水面处，其不对平台中心支撑立柱结构安全产生显著影响。
[0020]2.通过设置平台上部连接结构，可将平台中心支撑立柱的巨大风力机载荷有效传递分担到平台外侧辅助立柱，从而提高结构系统整体安全性。
[0021]3.风力发电机组和浮子波浪发电装置共享半潜式平台支撑结构和电力传输系统，提高海洋能源综合利用效率，并减少单独使用风力发电机和波浪能发电装置的建造成本。
[0022]4.半潜式平台适合我国海域水深条件，且配套技术及工程经验相对丰富，风力机与波浪能发电装置集成结构设计合理、简洁，可广泛应用于我国东南沿海丰富深水风能
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波浪能资源的开发。
附图说明
[0023]图1是风力机与多浮子波浪能发电装置集成式半潜式平台结构正视图。
[0024]图2是风力机与多浮子波浪能发电装置集成式半潜式平台结构俯视图图3(a)是波浪能浮子结构与平台辅助立柱结构连接的剖面示意图。
[0025]图3(b)是波浪能浮子结构与平台辅助立柱结构连接的俯视示意图。
[0026]图3(c)是滑轮
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滑道耦合联接装置的俯视示意图。
[0027]图4是浮子波浪能装置双向液压发电系统示意图。
[0028]图中，1
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风力机，2
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塔架结构，3
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波浪能浮子结构，4
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平台中心支撑立柱，5
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平台外侧辅助立柱，6
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平台上部连接结构，7
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平台下浮体连接结构，8
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锚链，9
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力机与多浮子波浪能发电装置集成式半潜式平台结构，其特征在于，该集成式半潜式平台结构包括锚链(8)、平台中心支撑立柱(4)、平台外侧辅助立柱(5)、平台上部连接结构(6)、平台下浮体连接结构(7)和浮子波浪能发电装置；每个平台外侧辅助立柱(5)两端均与平台中心支撑立柱(4)通过平台上部连接结构(6)和平台下浮体连接结构(7)连接；风力机(1)通过塔架结构(2)固定于平台中心支撑立柱(4)；锚链(8)一端连接于平台外侧辅助立柱(5)，另一端锚定于海底；浮子波浪能发电装置包括波浪能浮子结构(3)和滑轮
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滑道耦合装置；波浪能浮子结构(3)通过滑轮
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滑道耦合装置套接于平台外侧辅助立柱(5)外；滑轮
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滑道耦合装置包括滑轮(9)、滑道(10)、弹簧阻尼器(11)、活塞结构(12)、连接套筒(13)和连接杆(14)；滑道(10)竖直固定于平台外侧辅助立柱(5)外侧面，滑轮(9)通过弹簧阻尼器(11)安装于波浪能浮子结构(3)上，控制滑轮(9)在滑道(10)内滑动；弹簧阻尼器(11)用于缓冲滑轮(9)压向滑道(10)的力；连接杆(14)一端固定于平台外侧辅助立柱(5)，另一端固定于连接套筒(13)；连接套筒(13)与活塞结构(12)固定连接；双向液压发电系统位于波浪能浮子结构(3)内，其包括活塞结构(12)、液压缸(15)、单向入流阀a(16)、单向出流阀a(17)、单向入流阀b(18)、单向出流阀b(19)、储能器(21)、液压马达(22)和发电机(20)；活塞结构(12)于液压缸(15)内运动；液压缸(15)通过两管路连通；一管路上依次过单向入流阀a(16)、液压马达(22)和单向出流阀a(17)将液压缸(15...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧进萍，任年鑫，乔东生，周道成，王滨，高山，沈侃敏，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：