漂浮式风机浮体、风力发电机组以及控制方法技术

本发明专利技术涉及一种漂浮式风机浮体、风力发电机组以及控制方法，漂浮式风机浮体包括主立柱，用于支撑塔架；第一连接体，多个第一连接体在主立柱的周向上间隔设置并分别与主立柱连接；辅助立柱，辅助立柱的数量为多个并在周向上间隔分布，每个第一连接体背离主立柱的一端均连接有辅助立柱；其中，辅助立柱具有独立设置的第一静态腔室以及第一动态腔室，第一静态腔室内封闭设置有第一介质，辅助立柱上设置有与第一动态腔室连通的第一开口以及第一控制阀，第一控制阀控制第一开口的开启以及关闭，以调节第一动态腔室内进入海水的体积。本发明专利技术实施例提供的漂浮式风机浮体、风力发电机组以及控制方法，漂浮式风机浮体的响应速度快且稳定效果好。定效果好。定效果好。

【技术实现步骤摘要】
漂浮式风机浮体、风力发电机组以及控制方法


[0001]本专利技术涉及
，特别是涉及一种漂浮式风机浮体、风力发电机组以及控制方法。

技术介绍

[0002]风电行业持续助力双碳目标的实现，当前风力发电机组正朝着单机容量大型化、整机轻量化、智能化、海洋化等方向发展。据统计，海上风电累计装机量在逐年递增。随着近海资源的大规模开发，深远海资源的开发及利用备受关注。在此业态场景下，漂浮式风力发电机组逐步得到发展并将成为后续海上风电的助力军。
[0003]风机浮体用于对漂浮式风力发电机组的塔架、机舱等部件进行支撑，当机组在面临风载、浪载、洋流荷载、冰载等，从整机动力学方面，由于漂浮式风力发电机组“漂浮”特性，风机浮体具有全方位六自由度，在外部荷载随机性及机组自身运动复杂性等交织耦合作用下，使得漂浮式风力发电机组整体的分线性特征更趋复杂，漂浮式风电机组运动稳定性是确保机组持续、稳定、安全、高效出力及确保发电量最为重要的指标之一，因此，如何保证漂浮式风力发电机组的稳定性是风电领域亟待解决的问题之一。
[0004]相关技术中的风机浮体，主要通过控制不同漂浮体之间流体的相互流通来调整风机浮体的整体倾角，以此保证风机浮体所在漂浮式风力发电机组的稳定性，然而该种设计方式使得风机浮体整体的排水量不变，响应速度慢且稳定效果不佳。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种漂浮式风机浮体、风力发电机组以及控制方法，漂浮式风机浮体的响应速度快且稳定效果好。
[0006]一方面，根据本专利技术实施例提出了一种漂浮式风机浮体，能够设置于海水中并用于支撑塔架，漂浮式风机浮体包括：主立柱，用于支撑塔架；第一连接体，多个第一连接体在主立柱的周向上间隔设置并分别与主立柱连接；辅助立柱，辅助立柱的数量为多个并在周向上间隔分布，每个第一连接体背离主立柱的一端均连接有辅助立柱；其中，辅助立柱具有独立设置的第一静态腔室以及第一动态腔室，第一静态腔室内封闭设置有第一介质，辅助立柱上设置有与第一动态腔室连通的第一开口以及第一控制阀，第一控制阀控制第一开口的开启以及关闭，以调节第一动态腔室内进入海水的体积。
[0007]根据本专利技术实施例的一个方面，多个辅助立柱在周向上间隔且均匀设置，相邻两个辅助立柱之间连接有第二连接体。
[0008]根据本专利技术实施例的一个方面，第一静态腔室以及第一动态腔室中的一者环绕另一者设置。
[0009]根据本专利技术实施例的一个方面，第一动态腔室以及第一静态腔室中的一者为环状腔室且另一者为柱状腔室，第一动态腔室以及第一静态腔室彼此同轴设置。
[0010]根据本专利技术实施例的一个方面，辅助立柱整体呈空心柱状，第一动态腔室以及第
一静态腔室在辅助立柱自身的径向上交替设置。
[0011]根据本专利技术实施例的一个方面，第一动态腔室的数量为两个以上，两个以上第一动态腔室均围绕第一静态腔室设置且彼此独立分布。
[0012]根据本专利技术实施例的一个方面，第一介质包括固态介质以及液态介质中的至少一者。
[0013]根据本专利技术实施例的一个方面，漂浮式风机浮体还包括压缩机以及与压缩机连接的气管，辅助立柱的第一动态腔室与气管连接。
[0014]根据本专利技术实施例的一个方面，各第一动态腔室与压缩机之间设置有第二控制阀，以调节进入各第一动态腔室内的气体的流量。
[0015]根据本专利技术实施例的一个方面，漂浮式风机浮体还包括倾角传感器，倾角传感器设置于主立柱以及辅助立柱中的至少一者，倾角传感器被配置为获取各辅助立柱、第一连接体以及主立柱形成的整体相对于参考平面的倾斜角度。
[0016]根据本专利技术实施例的一个方面，主立柱与辅助立柱的结构相同。
[0017]另一方面，根据本专利技术实施例提出了一种风力发电机组，包括：上述的漂浮式风机浮体；风机主体，设置于主立柱上，风机主体包括与漂浮体连接的塔架、设置于塔架上的机舱以及设置于机舱上的叶轮。
[0018]根据本专利技术实施例的另一个方面，还包括控制器，控制器被配置为获取风力发电机组的当前功率信息；若在预设时间段内当前功率信息持续超过第一阈值时，则获取漂浮式风机浮体的倾斜角度信息；当倾斜角度信息超过预设范围时，则根据倾斜角度信息、来流风的方向以及待调节至目标姿态时的目标姿态信息确定需要调节的目标辅助立柱；调节目标辅助立柱内海水的体积直至漂浮式风机浮体至目标姿态。
[0019]又一方面，根据本专利技术实施例提出了一种上述的风力发电机组的控制方法，包括：
[0020]获取风力发电机组的当前功率信息；
[0021]若在预设时间段内当前功率信息持续超过第一阈值时，则获取漂浮式风机浮体的倾斜角度信息；
[0022]当倾斜角度信息超过预设范围时，则根据倾斜角度信息、来流风的方向以及待调节至目标姿态对应的目标姿态信息确定需要调节的目标辅助立柱；
[0023]调节目标辅助立柱内海水的体积直至漂浮式风机浮体至目标姿态。
[0024]根据本专利技术实施例的又一个方面，倾斜角度信息包括漂浮式风机浮体相对预设参考面的倾斜角度；
[0025]当倾斜角度信息超过预设范围时，则根据倾斜角度信息、来流风的方向以及待调节至目标姿态对应的目标姿态信息确定需要调节的目标辅助立柱的步骤包括：
[0026]当漂浮式风机浮体相对预设参考面的倾斜角度大于第二阈值，且来流风与基准风向之间的夹角a的取值范围为0
°
＜a＜360
°
时，则确定多个辅助立柱中至少两个辅助立柱为待调节的目标辅助立柱；
[0027]当漂浮式风机浮体相对预设参考面的倾斜角度大于第二阈值，且来流风与基准风向之间的夹角a为360
°
时，则确定多个辅助立柱中与主立柱中心连线的延伸方向平行来流风方向的辅助立柱为目标辅助立柱。
[0028]根据本专利技术实施例的又一个方面，漂浮式风机浮体包括辅助立柱的数量为三个且
分别为第一辅助立柱、第二辅助立柱以及第三辅助立柱，第一辅助立柱与主立柱的中心连线和基准风向之间的夹角为60
°
，第二辅助立柱与主立柱的中心连线和基准风向之间的夹角为300
°
，第三辅助立柱与主立柱的中心连线和基准风向之间的夹角为180
°
。
[0029]当漂浮式风机浮体相对预设参考面的倾斜角度大于第二阈值，且来流风与基准风向之间的夹角a的取值范围为0
°
＜a＜360
°
时，则确定多个辅助立柱中至少两个辅助立柱为待调节的目标辅助立柱的步骤包括：
[0030]当漂浮式风机浮体相对预设参考面的倾斜角度大于第二阈值，且来流风与基准风向之间的夹角a的取值范围为0
°
＜a≤90
°
时，则确定第一辅助立柱以及第三辅助立柱为待调节的目标辅助立柱；
[0031]当漂浮式风机浮体相对预设参考面的倾斜角度大于第二阈值，且来流风与基准风向之间的夹角取值范围为90
°<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种漂浮式风机浮体，能够设置于海水中并用于支撑塔架，其特征在于，所述漂浮式风机浮体包括：主立柱，用于支撑所述塔架；第一连接体，多个所述第一连接体在所述主立柱的周向上间隔设置并分别与所述主立柱连接；辅助立柱，所述辅助立柱的数量为多个并在所述周向上间隔分布，每个所述第一连接体背离所述主立柱的一端均连接有所述辅助立柱；其中，所述辅助立柱具有独立设置的第一静态腔室以及第一动态腔室，所述第一静态腔室内封闭设置有第一介质，所述辅助立柱上设置有与所述第一动态腔室连通的第一开口以及第一控制阀，所述第一控制阀控制所述第一开口的开启以及关闭，以调节所述第一动态腔室内进入所述海水的体积。2.根据权利要求1所述的漂浮式风机浮体，其特征在于，多个所述辅助立柱在所述周向上间隔且均匀设置，相邻两个所述辅助立柱之间连接有第二连接体。3.根据权利要求1所述的漂浮式风机浮体，其特征在于，所述第一静态腔室以及所述第一动态腔室中的一者环绕另一者设置。4.根据权利要求3所述的漂浮式风机浮体，其特征在于，所述第一动态腔室以及所述第一静态腔室中的一者为环状腔室且另一者为柱状腔室，所述第一动态腔室以及所述第一静态腔室彼此同轴设置。5.根据权利要求1所述的漂浮式风机浮体，其特征在于，所述辅助立柱整体呈空心柱状，所述第一动态腔室以及所述第一静态腔室在所述辅助立柱自身的径向上交替设置。6.根据权利要求5所述的漂浮式风机浮体，其特征在于，所述第一动态腔室的数量为两个以上，两个以上所述第一动态腔室均围绕所述第一静态腔室设置且彼此独立分布。7.根据权利要求1所述的漂浮式风机浮体，其特征在于，所述第一介质包括固态介质以及液态介质中的至少一者。8.根据权利要求1所述的漂浮式风机浮体，其特征在于，所述漂浮式风机浮体还包括压缩机以及与所述压缩机连接的气管，所述辅助立柱的第一动态腔室与所述气管连接。9.根据权利要求8所述的漂浮式风机浮体，其特征在于，各所述第一动态腔室与所述压缩机之间设置有第二控制阀，以调节进入各所述第一动态腔室内的所述气体的流量。10.根据权利要求1所述的漂浮式风机浮体，其特征在于，所述漂浮式风机浮体还包括倾角传感器，所述倾角传感器设置于所述主立柱以及所述辅助立柱中的至少一者，所述倾角传感器被配置为获取各所述辅助立柱、第一连接体以及主立柱形成的整体相对于参考平面的倾斜角度。11.根据权利要求1至10任意一项所述的漂浮式风机浮体，其特征在于，所述主立柱与所述辅助立柱的结构相同。12.一种风力发电机组，其特征在于，包括：如权利要求1至11任意一项所述的漂浮式风机浮体；风机主体，设置于所述主立柱上，所述风机主体包括与所述漂浮体连接的塔架、设置于所述塔架上的机舱以及设置于所述机舱上的叶轮。13.根据权利要求12所述的风力发电机组，其特征在于，还包括控制器，所述控制器被
配置为获取风力发电机组的当前功率信息；若在预设时间段内所述当前功率信息持续超过第一阈值时，则获取所述漂浮式风机浮体的倾斜角度信息；当所述倾斜角度信息超过预设范围时，则根据所述倾斜角度信息、来流风的方向以及待调节至目标姿态时的目标姿态信息确定需要调节的目标辅助立柱；调节所述目标辅助立柱内海水的体积直至所述漂浮式风机浮体至所述目标姿态。14.一种如权利要求12所述的风力发电机组的控制方法，其特征在于，包括：获取风力发电机组的当前功率信息；若在预设时间段内所述当前功率信息持续超过第一阈值时，则获取所述漂浮式风机浮体的倾斜角度信息；当所述倾斜角度信息超过预设范围时，则根据所述倾斜角度信息、来流风的方向以及待调节至目标姿态对应的目标姿态信息确定需要调节的目标辅助立柱；...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟恩地，高杨，杜新，宋保华，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：