[实用新型]一种可被动偏航的双风轮漂浮式海上风力发电装置

说明书

本实用新型公开一种可被动偏航的双风轮漂浮式海上风力发电装置，包括混凝土浮式基础、浮筒、绞线、单点系泊转塔装置、塔架、机舱和风轮，所述呈Y型的塔架设于混凝土浮式基础的中心处，塔架的两个分支各安装一组机舱和风轮，混凝土浮式基础包括三个支腿，支腿为中空结构，每个支腿的端部分别与一个浮筒连接，浮筒与支腿之间保持倾斜，浮筒的上部通过绞线连接到机舱，混凝土浮式基础的底部设有单点系泊转塔装置。

技术领域

本实用新型涉及海上风电技术领域，特别涉及一种可被动偏航的双风轮漂浮式海上风力发电机装置。

背景技术

现代随着陆上风电的不断开发，优质的风资源逐渐减少，海上风电的开发有着巨大的潜力，并且沿海地区经济发达，能源需求量大，因此发展海上风电是必然趋势。目前海上风机一般采用固定式基础，基础的打桩、建造、运输和吊装的费用高昂；相比浮式风机整体安装和运输，建造安装费用低。在机组容量越来越大、近岸资源越来越少的情况下，海上风电从近海走向远海、从浅海走向深海，是风电行业发展的必然趋势。

为保证风机在工作过程中捕获最大风速，需要使风轮方向始终对风，从而提升发电效率。为了使风轮时刻正对稳定的风向，通常采用偏航系统作为风力发电机组子系统，对风轮的方位进行调整，使风机保持正对风向以捕获最大的风能。偏航系统的使用，属于主动对风的调节方式。然而偏航系统一般安装在塔柱顶端，海上的自然环境恶劣，空气湿润，腐蚀性高，容易腐蚀风机的钢结构，损坏偏航系统，增大维护成本与维修难度。同时，顶端的偏航系统会增加风机整体重心高度，稳性变差，不利于海上浮式风机的安全作业。最后，当面临台风等恶劣外部环境条件时，风机自身电力供应系统可能遭到破坏，致使风机不能主动偏航对风；在某些偏航角下风机叶片及主机载荷会急剧增加，甚至可能发生失效。若风机具有自动偏航的能力则可以有效解决这一问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可被动偏航的双风轮漂浮式海上风力发电装置，该装置结构简单，建造成本低，建造场地不受限，可适用在浅水，也可适用于深水中。

本实用新型的技术方案为：一种可被动偏航的双风轮漂浮式海上风力发电装置，包括浮式基础、浮筒、绞线、单点系泊转塔装置、塔架、机舱和风轮，所述呈Y型的塔架设于浮式基础的中心处，塔架的两个分支各安装一组机舱和风轮，浮式基础包括三个呈Y型连接的支腿，支腿为中空结构，每个支腿的端部分别与一个浮筒连接，浮筒的上部通过绞线连接到机舱，浮式基础的底部设有单点系泊转塔装置。其中，风机正常运行时，浮式基础的中空部分灌入压载水，增加浮式基础重量，降低风机重心，提高浮体稳性；提供浮力的浮筒与塔架之间通过张紧的绞线连接能够增强塔架的结构强度，浮式基础可绕单点系泊转塔装置任意角度旋转，从而实现浮式风机的整体被动偏航。

所述浮式基础采用混凝土材质制成，三个支腿中包括两个短支腿和一个长支腿。其中，塔架安装于浮式基础的三个支腿的连接点，单点系泊转塔装置安装于长支腿的端部下方，对风时，长支腿位于逆风方向上。

所述塔架具有气动翼型截面，所述翼型的弦向与机舱的轴向平行。

所述风轮为下风向风轮。其中，正常发电时，风轮处于塔架的下风向位置。

所述单点系泊转塔装置包括转塔、多条系泊缆和拖曳锚，系泊缆的两端分别与转塔和拖曳锚连接，拖曳锚与海底连接。其中，浮式基础绕着转塔旋转，最终稳定在来源风向的方向上，使得风机随环境载荷方向调节风机方向，具有对风的性能，提高浮式风机的发电效率，省去了风机上部的偏航系统，从而降低了风机的维修难度与保养成本。

所述转塔包括外壳和连接中心件，连接中心件安装于外壳下方，连接中心件相对外壳以任意角度旋转。其中，转塔的顶部与浮式基础的长支腿连接，浮式基础可以随风向变化，实现被动偏航控制。

所述连接中心件通过滚柱轴承与外壳连接。其中，采用这种结构，可以实现浮式基础绕连接中心件无限次360°旋转。