[实用新型]一种具有抗冰性能的极地风力发电装置

说明书

本实用新型的一种具有抗冰性能的极地风力发电装置，包括：风力发电机组、电机支柱、支撑结构、平台结构、防撞正倒锥体结构、系泊系统和压载系统。风力发电机组固定在电机上，支撑柱对称作用于支柱两侧，斜撑作用于两层平台之间，平台由五个桩腿支撑，桩腿为防冰撞的正倒锥体结构，且中部桩腿中设有系泊系统和压载系统。当结冰时，通过桩腿打入固定平台；当冰解冻时，通过系泊锚链稳定平台。本实用新型通过正倒锥体桩腿结构与系泊压载系统相结合，提高了发电装置平台的防冰撞能力，为极地风力发电平台提供了一个灵活、稳定的基础。

技术领域

本实用新型属于极地风能利用的技术领域，具体涉及一种具有抗冰性能的极地风力发电装置。

背景技术

随着世界经济的飞速发展，常规能源已经远远不能满足人类生产生活的需求，同时由于其不可再生性，以及使用化石燃料给环境带来的严重污染，已经给人类生存发展带来了严峻挑战。当前，世界各国的相关机构都在积极开发利用可再生的绿色能源。风能作为可再生的清洁能源，在极地地区有丰富的风能资源，尤其在北极地区，使极地风力发电技术成为近年来探讨研究的热点，以及成为未来开发应用的趋势。

如环北极地区六国处于沿海或位于北冰洋，常年风速较高，年理论发电量、年技术可开发量分别占全球风能资源的18.5%、17.2%，风能资源丰富，具备成为全球能源互联网风电基地的资源条件。白令海、楚科奇海、巴伦支海、格陵兰岛、喀拉海相对适于风电开发。北极地区风电技术可开发容量为110.6×108kW，其中陆地73.1×108kW，海域37.5×108kW；如去除格陵兰岛冰盖厚度超过10m的面积，可开发装机容量为88.9×108kW，其中陆地51.4×108kW，海域同上。据估计随着相关技术进步，未来风能资源开发能力可进一步提升至1000×108kW。

但是由于近年来全球气候变暖，北极冰川融解加剧，随着大量冰川融化破碎，增加了浮动冰山和小型冰体的数量，也增加了同海上结构物的碰撞概率。海冰在风和流的驱动下，对下风或顺流方向上与其接触的平台产生水平推压力。随风、流漂移的流冰，与平台碰撞时产生撞击力，流冰从该风力发电平台侧面流过时，对平台产生切割、磨损作用。当海冰作用于平台时，随着海冰破碎时冰作用力的消除，可能引起平台的振动，当这种振动的频率与平台的自振频率接近时，引起的共振也能导致平台倾倒。

冰排的破坏形式主要是挤压破坏、压屈破坏、纵向剪切破坏和弯曲破坏。根据对海冰物理力学性质的研究中发现，冰排的弯曲强度明显低于压缩强度。如果在水面变化范围内采用带有倾斜面的桩柱，那么冰排的破坏形式将由挤压为主的破坏转变为弯曲为主的破坏，这样就可以通过冰排破坏形式的改变大大减小作用于结构物上的冰力。当冰排与斜面结构物作用时，作用在斜面上的冰压力可以分解为垂直于斜面的法向力和沿斜面的斜向分力。斜向分力使冰块沿斜面上升。法向力分解出的垂直力使冰层产生弯曲或剪切，分解出的水平力则明显的比直壁圆柱的挤压力小的多。由此可见，斜体结构是一种有效的抗冰型式。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种具有抗冰性能，为极地风力发电平台提供了一个灵活、稳定的基础的极地风力发电装置平台。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种具有抗冰性能的极地风力发电装置，包括风力发电机组，风力发电机组通过风机支柱固定在风力发电平台上，风力发电平台下部设置有若干个桩腿，桩腿上部位于水平面之上，下部位于水平面之下，其中：每一个桩腿均在其与水平面交接的部分设置连续的斜面或弧面，使海冰与桩腿接触时，挤压在斜面或弧面上。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的桩腿与水平面交接的部分设置成一对相接的正向锥体结构和倒向锥体结构。

上述的桩腿的数量为五个，其中，四个为对称布置在风力发电平台下部的四角的边腿，一个为设置在风力发电平台下部中心位置的中腿。