一种组合式风电机组和海上风电系统的制作方法

1.本发明涉及风电机组技术领域，尤其涉及一种组合式风电机组和海上风电系统。


背景技术：

2.现有的漂浮式平台上仅设置有两台水平轴风力机，导致漂浮式平台上的空间浪费较多，降低了漂浮式平台的空间利用率。
3.因此，如何提高漂浮式平台的空间利用率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种组合式风电机组，以提高漂浮式平台的空间利用率。
5.为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
6.一种组合式风电机组，包括：
7.漂浮式平台，所述漂浮式平台包括五个平衡柱，分别为第一平衡柱、第二平衡柱、第三平衡柱、第四平衡柱和第五平衡柱，所述第一平衡柱、所述第二平衡柱和所述第三平衡柱沿第一直线的长度方向依次设置，所述第四平衡柱所述第五平衡柱沿第二直线的长度方向依次设置，所述第一直线和所述第二直线平行，并且相邻的所述平衡柱之间通过连接杆连接；
8.设置于所述漂浮式平台上的风力机，所述风力机包括设置于所述第一平衡柱上的第一水平轴风力机、设置于所述第二平衡柱上的第一垂直轴风力机、设置于所述第三平衡柱上的第二水平轴风力机、设置于所述第四平衡柱上的第二垂直轴风力机和设置于所述第五平衡柱上的第三垂直轴风力机，所述漂浮式平台能够在所述第一水平轴风力机、所述第一垂直轴风力机、所述第二水平轴风力机、所述第二垂直轴风力机和所述第三垂直轴风力机通过风力发电时保持受力平衡。
9.优选地，在上述组合式风电机组中，所述第一水平轴风力机和所述第二水平轴风力机的结构相同，并且所述第一水平轴风力机和所述第二水平轴风力机均为双风轮水平轴风力机。
10.优选地，在上述组合式风电机组中，所述第一水平轴风力机的风轮轴线和所述第二水平轴风力机的风轮轴线平行设置，并且所述第一垂直轴风力机的垂直轴线与所述第一水平轴风力机的风轮轴线和所述第一垂直轴风力机的垂直轴线与所述第二水平轴风力机的风轮轴线等距设置。
11.优选地，在上述组合式风电机组中，所述第一垂直轴风力机、所述第二垂直轴风力机和所述第三垂直轴风力机的结构相同，并且所述第二垂直轴风力机和所述第三垂直轴风力机之间的中心距小于所述第一水平轴风力机和所述第二水平轴风力机之间的中心距。
12.优选地，在上述组合式风电机组中，所述第一水平轴风力机和所述第二水平轴风
力机的容量均大于所述第一垂直轴风力机、所述第二垂直轴风力机和所述第三垂直轴风力机的容量。
13.优选地，在上述组合式风电机组中，所述第一水平轴风力机和所述第二水平轴风力机的容量相等，所述第一垂直轴风力机、所述第二垂直轴风力机和所述第三垂直轴风力机的容量相等。
14.优选地，在上述组合式风电机组中，所述第一水平轴风力机和所述第二水平轴风力机的高度均高于所述第一垂直轴风力机、所述第二垂直轴风力机和所述第三垂直轴风力机的高度。
15.优选地，在上述组合式风电机组中，所述第一垂直轴风力机、所述第二垂直轴风力机和所述第三垂直轴风力机的高度均相等。
16.优选地，在上述组合式风电机组中，还包括用于固定所述漂浮式平台的锚链。
17.一种海上风电系统，包括如上任意一项所述的组合式风电机组。
18.使用本发明所提供的组合式风电机组时，第一平衡柱、第二平衡柱和第三平衡柱沿第一直线的长度方向依次设置，第四平衡柱第五平衡柱沿第二直线的长度方向依次设置，第一直线和第二直线平行，并且相邻的平衡柱之间通过连接杆连接，即各平衡柱通过连接杆连接，形成了一个呈四边形结构的漂浮式平台；并且，在该漂浮式平台的第一平衡柱上设置第一水平轴风力机，第二平衡柱上设置第一垂直轴风力机，第三平衡柱上设置第二水平轴风力机，第四平衡柱上设置第二垂直轴风力机，第五平衡柱上设置第三垂直轴风力机，同时，由于漂浮式平台能够在第一水平轴风力机、第一垂直轴风力机、第二水平轴风力机、第二垂直轴风力机和第三垂直轴风力机通过风力发电时保持受力平衡，因此，该组合式风电机组在使漂浮式平台保持稳定性的前提下，不仅增加了风力发电机的数量，并且采用水平轴风力机和垂直轴风力机两种风力发电机的组合形式，以便于充分利用漂浮式平台上的横向空间和竖向空间，减少漂浮式平台上的空间浪费，提高漂浮式平台的空间利用率；同时，由于漂浮式平台上设置了五台风力机，使得该组合式风电机组的发电量大幅增加，降低了单位千瓦的发电成本。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明实施例所提供的一种组合式风电机组的立体结构示意图；
21.图2为本发明实施例所提供的一种组合式风电机组的侧面结构示意图；
22.图3为本发明实施例所提供的一种组合式风电机组的俯视结构示意图。
23.其中，100为漂浮式平台，101为第一平衡柱，102为第二平衡柱，103为第三平衡柱，104为第四平衡柱，105为第五平衡柱，106为连接杆，200为风力机，201为第一水平轴风力机，202为第一垂直轴风力机，203为第二水平轴风力机，204为第二垂直轴风力机，205为第三垂直轴风力机，a为第一直线，b为第二直线。
具体实施方式
24.有鉴于此，本发明的核心在于提供一种组合式风电机组，以提高漂浮式平台的空间利用率。
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.如图1至图3所示，本发明实施例公开了一种组合式风电机组，包括漂浮式平台100和风力机200。
27.其中，漂浮式平台100包括五个平衡柱，分别为第一平衡柱101、第二平衡柱102、第三平衡柱103、第四平衡柱104和第五平衡柱105，第一平衡柱101、第二平衡柱102和第三平衡柱103沿第一直线a的长度方向依次设置，第四平衡柱104第五平衡柱105沿第二直线b的长度方向依次设置，第一直线a和第二直线b平行，并且相邻的平衡柱之间通过连接杆106连接；风力机200设置于漂浮式平台100上，风力机200包括设置于第一平衡柱101上的第一水平轴风力机201、设置于第二平衡柱102上的第一垂直轴风力机202、设置于第三平衡柱103上的第二水平轴风力机203、设置于第四平衡柱104上的第二垂直轴风力机204和设置于第五平衡柱105上的第三垂直轴风力机205，漂浮式平台100能够在第一水平轴风力机201、第一垂直轴风力机202、第二水平轴风力机203、第二垂直轴风力机204和第三垂直轴风力机205通过风力发电时保持受力平衡。
28.使用本发明所提供的组合式风电机组时，第一平衡柱101、第二平衡柱102和第三平衡柱103沿第一直线a的长度方向依次设置，第四平衡柱104第五平衡柱105沿第二直线b的长度方向依次设置，第一直线a和第二直线b平行，并且相邻的平衡柱之间通过连接杆106连接，即各平衡柱通过连接杆106连接，形成了一个呈四边形结构的漂浮式平台100；并且，在该漂浮式平台100的第一平衡柱101上设置第一水平轴风力机201，第二平衡柱102上设置第一垂直轴风力机202，第三平衡柱103上设置第二水平轴风力机203，第四平衡柱104上设置第二垂直轴风力机204，第五平衡柱105上设置第三垂直轴风力机205，同时，由于漂浮式平台100能够在第一水平轴风力机201、第一垂直轴风力机202、第二水平轴风力机203、第二垂直轴风力机204和第三垂直轴风力机205通过风力发电时保持受力平衡，因此，该组合式风电机组在使漂浮式平台100保持稳定性的前提下，不仅增加了风力发电机的数量，并且采用水平轴风力机200和垂直轴风力机200两种风力发电机的组合形式，以便于充分利用漂浮式平台100上的横向空间和竖向空间，减少漂浮式平台100上的空间浪费，提高漂浮式平台100的空间利用率；同时，由于漂浮式平台100上设置了五台风力机200，使得该组合式风电机组的发电量大幅增加，降低了单位千瓦的发电成本。
29.需要说明的是，第一水平轴风力机201和第二水平轴风力机203的结构可以相同，也可以不相同，只要是能够满足使用要求的设置方式均属于本发明保护范围内；优选地，本发明实施例所提供的第一水平轴风力机201和第二水平轴风力机203的结构相同，并且第一水平轴风力机201和第二水平轴风力机203均为双风轮水平轴风力机，以便于通过双风轮水平轴风力机的后风轮捕捉双风轮水平轴风力机的前风轮的剩余风能，实现风能的梯级利用，提高该组合式风电机组的发电量，提高发电效率。
30.进一步地。第一水平轴风力机201的风轮轴线和第二水平轴风力机203的风轮轴线平行设置，并且第一垂直轴风力机202的垂直轴线与第一水平轴风力机201的风轮轴线和第一垂直轴风力机202的垂直轴线与第二水平轴风力机203的风轮轴线等距设置，以便于提高漂浮式平台100的稳定性。
31.应当理解，本发明对第一垂直轴风力机202的垂直轴线与第一水平轴风力机201的风轮轴线之间的距离值和第一垂直轴风力机202的垂直轴线与第二水平轴风力机203的风轮轴线之间的距离值不作具体限定，实际应用中，可以根据实际需求适应性的调节第一垂直轴风力机202的垂直轴线与第一水平轴风力机201的风轮轴线之间的距离值和第一垂直轴风力机202的垂直轴线与第二水平轴风力机203的风轮轴线之间的距离值，只要是能够满足使用要求的设置方式均属于本发明的保护范围内。
32.同样地，第一垂直轴风力机202、第二垂直轴风力机204和第三垂直轴风力机205的结构可以相同，也可以不相同，只要是能够满足使用要求的结构形式均属于本发明保护范围内；可选地，本发明实施例所提供的第一垂直轴风力机202、第二垂直轴风力机204和第三垂直轴风力机205的结构相同，并且第二垂直轴风力机204和第三垂直轴风力机205之间的中心距小于第一水平轴风力机201和第二水平轴风力机203之间的中心距，以便于使得该漂浮式平台100的结构更加紧凑，降低成本。
33.更进一步地，本发明所提供的第一水平轴风力机201和第二水平轴风力机203的容量均大于第一垂直轴风力机202、第二垂直轴风力机204和第三垂直轴风力机205的容量，以提高漂浮式平台100的平衡性和稳定性。
34.应当理解，上述第一水平轴风力机201和第二水平轴风力机203的容量可以相等，也可以不相等，只要是其容量均大于第一垂直轴风力机202、第二垂直轴风力机204和第三垂直轴风力机205的容量，能够保证漂浮式平台100的平衡性和稳定性的容量均属于本发明保护范围内；优选地，本发明实施例所提供的第一水平轴风力机201和第二水平轴风力机203的容量相等，以便于进一步提高漂浮式平台100的稳定性。
35.同样地，第一垂直轴风力机202、第二垂直轴风力机204和第三垂直轴风力机205的容量可以相等，也可以不相等，只要是能够满足使用要求的设置方式均属于本发明保护范围内；优选地，本发明实施例所提供的第一垂直轴风力机202、第二垂直轴风力机204和第三垂直轴风力机205的容量相等，以便于进一步提高漂浮式平台100的稳定性。
36.由于垂直轴风力机具有结构简单，没有偏航和变桨装置，以及系统稳定性高的优点，并且垂直轴风力机最大优点是轴向推力非常小，主要产生绕其旋转中心的回转力，所以对于漂浮式平台100，使用垂直轴风力机不会产生较大的倾覆力矩；在漂浮式平台100的第二平衡柱102、第四平衡柱104和第五平衡柱105上分别布置三台小容量的垂直轴风力机，对于漂浮式平台100不仅没有增加额外的倾覆力矩，而且又减轻了第二平衡柱102、第四平衡柱104和第五平衡柱105的设备重量(第一垂直轴风力机202相当于增加了第二平衡柱102重量，第二平衡柱102可以相应减轻自身重量，第二垂直轴风力机204相当于增加了第四平衡柱104的重量，第四平衡柱104可以相应减轻自身重量，第三垂直轴风力机205相当于增加了第五平衡柱105的重量，第五平衡柱105可以相应减轻自身重量)；同时，第二平衡柱102、第四平衡柱104和第五平衡柱105的设置充分利用了漂浮式平台100上的横向空间和竖向空间，减少了漂浮式平台100上的空间浪费，提高了漂浮式平台100的空间利用率；同时，使得
该组合式风电机组的发电量大幅增加，降低了单位千瓦的发电成本。
37.进一步地，第一水平轴风力机201和第二水平轴风力机203的高度均高于第一垂直轴风力机202、第二垂直轴风力机204和第三垂直轴风力机205的高度，以便于沿该组合式风电机组的高度方向将各水平轴风力机和各垂直轴风力机交错设置，吸收不同高度上的风能，最大限度的提高该组合式风电机组的发电量，降低单位千瓦的发电成本。
38.应当理解，第一垂直轴风力机202、第二垂直轴风力机204和第三垂直轴风力机205的高度可以先设置为等高，也可以将第一垂直轴风力机202、第二垂直轴风力机204和第三垂直轴风力机205的高度梯度设置，只要是能够满足使用要求的设置方式均属于本发明保护范围内；优选地，本发明所提供的第一垂直轴风力机202、第二垂直轴风力机204和第三垂直轴风力机205的高度均相等，以便于提高该组合式风电机组的稳定性。
39.另外，本发明所提供的组合式风电机组还包括锚链，以便于通过锚链将漂浮式平台100固定在海床上，实现该组合式风电机组的固定。
40.应当理解，本发明对上述锚链的数量和分布形式不作具体限定，只要是能够满足使用要求的数量和分布形式均属于本发明保护范围内。
41.此外，本发明还公开了一种海上风电系统，包括如上任意一项所述的组合式风电机组，因此兼具了上述组合式风电机组的所有技术效果，本文在此一一赘述。
42.本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。
43.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。