[发明专利]塔筒结构、海上风力发电机组及其安装方法

说明书

本发明提供一种塔筒结构、海上风力发电机组及其安装方法。用于海上风力发电机组的塔筒结构包括从下到上依次安装的塔筒基础、混凝土塔筒段以及钢制塔筒段，塔筒结构还包括：混凝土过渡段，混凝土过渡段安装在混凝土塔筒段与塔筒基础之间并具有截面积从上到下逐渐增大的筒状，其中，混凝土过渡段具有非恒定曲率的曲线型母线并且混凝土过渡段的底部截面积为顶部截面积的2倍以上。通过采用根据本发明的塔筒结构，可在提供鲁棒的支撑的同时显著降低海上风电建设项目的塔筒结构的成本，并充分利用混凝土防水、防腐特性以提高塔筒结构的耐久性，从而保障海上风力发电机组安全、可靠及稳定地运行。

技术领域

本公开涉及风力发电领域，更具体地，涉及一种塔筒结构、海上风力发电机组以及安装海上风力发电机组的方法。

背景技术

目前，海上风电发展已经进入了一个全新的时期。在已建成的海上风电场中，多使用单桩基础、重力式基础、导管架基础及其他形式的基础组合钢制塔筒、混凝土塔筒或钢混塔筒(包括钢制塔筒段和混凝土塔筒段)作为支撑结构。这些塔筒结构安装慢、海上作业时间长，这导致大型吊装设备的使用费用升高，推高了单机组造价。此外，为了提高塔筒的使用寿命，还需要对塔筒进行防腐、防水处理，这进一步增加了单机组的造价成本。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够降低塔筒结构的成本并且能够提供稳定支撑的用于海上风力发电机组的塔筒结构。

根据本发明的一方面，用于海上风力发电机组的塔筒结构包括从下到上依次安装的塔筒基础、混凝土塔筒段以及钢制塔筒段，该塔筒结构还包括：混凝土过渡段，混凝土过渡段安装在混凝土塔筒段与塔筒基础之间并具有截面积从上到下逐渐增大的筒状，其中，混凝土过渡段具有非恒定曲率的曲线型母线并且混凝土过渡段的底部截面积为顶部截面积的2倍以上。

优选地，曲线型母线的曲率可从上到下逐渐增大或者先逐渐增大再逐渐减小。

优选地，混凝土过渡段的底部截面积可以为顶部截面积的6倍以下。

优选地，混凝土过渡段的截面可以为圆形，混凝土过渡段的顶部直径可在8m到15m的范围内，混凝土过渡段的底部直径可在20m到35m的范围内，混凝土过渡段的高度可在20m到40m的范围内。

优选地，混凝土过渡段的截面可以为多边形。

优选地，塔筒基础的截面可以为圆形，塔筒基础的直径可在30m到45m的范围内。

优选地，混凝土塔筒段的高度可占钢制塔筒段和混凝土塔筒段的高度之和的30％～70％。

优选地，塔筒结构还可包括分布在混凝土过渡段的筒壁和混凝土塔筒段的筒壁中的预应力部，预应力部的上端可锚固在钢制塔筒段的与混凝土塔筒段连接的位置处，预应力部的下端可锚固在塔筒基础上。

优选地，预应力部可以为一体式预应力束，或者预应力部可包括第一预应力束和第二预应力束，第一预应力束的上端可锚固在钢制塔筒段的与混凝土塔筒段连接的位置处，第二预应力束的下端可锚固在塔筒基础上，并且第一预应力束的下端和第二预应力束的上端均锚固在混凝土过渡段的内表面上。

优选地，混凝土过渡段的与混凝土塔筒段连接的部分的壁厚可从上到下逐渐变薄，其中，混凝土塔筒段可以为预制式混凝土部件。

优选地，塔筒基础可以为吸力筒基础或重力式基础。

根据本发明的另一方面，还提供一种包括如上所述的塔筒结构的海上风力发电机组。

根据本发明的又一方面，还提供一种安装如上所述的海上风力发电机组的方法，该方法包括：在塔筒基础上用混凝土浇筑混凝土过渡段；待混凝土过渡段的混凝土强度达到设计强度后，将塔筒基础和混凝土过渡段拖入待泊区域；将混凝土塔筒段吊装至混凝土过渡段上，同时调节塔筒基础的排水量以达到平衡；将钢制塔筒段吊装至混凝土塔筒段上，同时调节塔筒基础的排水量以达到平衡。