[发明专利]一种软刚臂系泊的多风机浮式系统

说明书

本发明公开一种软刚臂系泊的多风机浮式系统，旋转塔台设在固定结构上并可绕固定结构的铅直轴线自由旋转，轭架的前端通过万向节与旋转塔台连接、后端通过万向节与系泊腿的底端铰接，在轭架上设有压载重物，系泊腿的顶部通过万向节和止推轴承连接在系泊支架的前端，系泊支架固定于浮式风机基础的前端，动态电缆安装在浮式风机基础与旋转塔台之间，在浮式风机基础的后端设有两根风机塔架，在每个风机塔架的顶部各自设有一个风电机组。该系统的结构简单，运行稳定，投资建设成本低，浮式基础约束力强，可限制浮式风机在环境载荷下的运动，使得浮式风机具有稳定地从风性，进而提高发电效率。

技术领域

本发明属于海洋可再生能源领域，具体涉及一种采用软刚臂系泊的浅水多风机浮式系统。

背景技术

经过30年的发展与探索，海洋风电技术日益进步且海洋风场开发成本日益降低，海洋风电开发已经成为当下新能源技术开发和利用的主要形式之一。海洋可利用空间较陆地更具有潜力，加之海洋风能资源较陆地更为丰富且稳定，且海洋风电场通常离岸较远，视觉污染几乎可以忽略，因此海洋风电在未来依然具有较为广阔的发展空间。

目前，海洋风机正朝着大型化、大功率化、批量化及深水方向发展，大型化及大功率化的发展方向要求风机基础有足够的强度来支撑，因此对风机基础的设计及海上安装提出了更高的挑战。深水海洋风电发展方向则会对基础的强度及成本控制均带来挑战。

传统的固定式风机基础包括单桩式及导管架式等，是目前进行海上风电开发时常用的基础形式。当风机朝着大型化发展且水深增加，固定式风机基础的尺寸也将随之变大，进而会增加风电基础的建设成本及安装费用。

浮式风电基础能够较好适应风机大型化及水深增加的趋势，但浮式风电的基础及系泊方案仍需进一步优化以控制海上风机的开发成本。目前，浮式风机应用水深为几十米至一百米，浮式基础在浅水波浪中运动较大，传统悬链线式系泊缆在浅水中需要很大的长度才能提供浮式基础所需的回复力，且需要强度极高、数量较多的系泊缆来约束浮式风机的运动，这种系泊系统的投资建设成本过于高昂。

因此，亟需提供一种适用于浅水浮式风机的新型浮式基础设计，并通过配备高效、简单的定位系统形式来解决传动系泊系统的弊端。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种软刚臂系泊的多风机浮式系统，浮式风机基础为风电机组提供所需浮力，浮式风机基础通过软刚臂机构绕一个固定结构旋转，使浮式风机具有从风性；该系统可限制浮式风机在环境荷载作用下的运动，保证浮式风机在服役期间能够平稳漂浮于海上。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种软刚臂系泊的多风机浮式系统，包括依次连接设置的旋转塔台、轭架、系泊腿、系泊支架、浮式风机基础和风电机组；

旋转塔台设在固定结构上并可绕固定结构的铅直轴线自由旋转，轭架的前端通过万向节与旋转塔台连接、后端通过万向节与系泊腿的底端铰接，在轭架上设有压载重物，系泊腿的顶部通过万向节和止推轴承连接在系泊支架的前端，系泊支架与浮式风机基础的前端固定相连，动态电缆安装在浮式风机基础与旋转塔台之间，在浮式风机基础的后端设有两根风机塔架，在每根风机塔架的顶部各自设有一个风电机组。

进一步地，浮式风机基础由立柱和水平浮箱组成，立柱的截面形状为正方形；四个立柱在俯视面内呈梯形排列，立柱在铅直面内向外侧斜向延伸，四个立柱间用水平浮箱连接。

进一步地，风电机组选用下风式风机，风电机组包括机舱和叶片，三个叶片环周均布在与机舱连接的水平轴上，风电机组与风机塔架之间固定连接。

进一步地，风机塔架为斜向延伸的塔架结构，与风机塔架连接的立柱的延伸方向与其上各自连接的风机塔架的延伸方向一致，风机塔架顶部垂直向上延伸连接机舱。

进一步地，两个风机塔架顶部之间通过塔架横撑连接。