[发明专利]一种四立柱带压载半潜式漂浮风机基础

说明书

本发明公开了一种四立柱带压载半潜式漂浮风机基础，包括四根立柱，其中三根为边立柱，余下一根为中立柱；三根边立柱等距间隔排开围成一个等边三角形，每根边立柱均配套有一个方形舱，三根边立柱立置于各自相应的方形舱上；中立柱位于等边三角形的形心处，并配套有一个圆形舱，中立柱立置于该圆形舱上；每个方形舱与圆形舱之间分别采用变截面矩形浮筒连接；中立柱的顶部与风机的塔筒连接处设置有过渡平台，过渡平台与变截面矩形浮筒之间采用斜撑传递风机整机弯矩载荷，斜撑与变截面矩形浮筒之间设置有连接桥。本发明为大兆瓦风电机组(7MW以上)提供安全可靠、成本可控的海上支撑结构，保证大兆瓦风电机组稳定安全可靠运行。

技术领域

本发明涉及海上风电基础的技术领域，尤其是指一种四立柱带压载半潜式漂浮风机基础。

背景技术

我国海上风电开发正从样机试验、小批量走向大规模应用阶段，目前固定式海上风电场开发正如火如荼进行中，成为海上风电建设的主战场。从发展的角度出发，50m水深以上漂浮式海上风电场开发，又将成为未来海上风电中的“风口”。

随着水深的增加，固定式海上风电机组基础成本直线上升，建造难度加大，施工安装成本增加显著。由于风机安装精度及恶劣的海洋环境条件要求，目前大部分海上风电机组安装采用分体式吊装方式，海上自升式风电安装船作为重要装备，其安装水深一般限制在40m水深以内。所以海上风电在向深海发展过程中，必然会选择漂浮式风机基础作为风电机组的支撑结构。

漂浮式风机有以下优势：1、适用于水深较大海域，风能资源巨大；2、容纳更大单机容量的风力发电机组；3、依靠系泊系统实现定位，对环境适应性更强；4、浮式基础便于拖航，可重复利用部署；5、建造安装成本较固定式风机低很多，可整体安装、整体拖航，不用打桩施工。

目前国内漂浮式风机基础设计处于研究阶段，无样机；

国外已建成漂浮式项目如下：

2009:Hywind Demonstrator(挪威)

世界上首个全尺寸漂浮式风机样机于2009年安装在挪威海岸，基础结构为挪威国家石油的Hywind单柱式浮体，搭载一台西门子2.3MW风机。服役位置为挪威沿岸10km的挪威北海，水深200m，2009年9月开始运行。自运行以来已经累计发电37.6Gwh，整体表现非常好。服役期间经受住了44m/s风速和19m最大波高的考验，证明了Hywind的可靠性。

2011:WindFloat–Phase 1(葡萄牙)

Principle Power公司的WindFloat是世界第二个全尺寸漂浮式风机样机，于2011年安装在距葡萄牙海岸5km的区域，2016年7月退役。该项目基础结构为WindFloat半潜式平台，搭载一台2MW Vestas V80风机。Principle Power公司计划2018年起在欧洲和美国开展商业试运营项目，包括葡萄牙的25MW项目和俄勒冈的30MW项目，为2020年投入全面商业运用铺路。

2013-2015:福岛先锋项目–Phase 1and Phase 2(日本)

自2011年福岛核泄漏事故后，日本政府启动了福岛先锋项目，旨在建立世界上最大的浮式风电场。第一阶段项目由一座紧凑型半潜式平台搭载2MW下风向风机、世界首个改进型单柱式浮式升压站和海底电缆组成，并在2013年完成。

第二阶段项目为一座V型半潜式平台搭载7MW三菱重工风机于2015年完成，一座改进型单柱式平台搭载5MW日立风机于2016年完成。日本政府计划在2020年东京奥运会时将风电场扩大至100MW，并规划了1GW的长远目标。