一种风光渔氢融合的钢-混结构漂浮式平台及其运行控制方法

本发明涉及一种风光渔氢融合的钢-混结构漂浮式平台及其运行控制方法，属于海上风光互补、储能及水产养殖领域。

背景技术：

1、深远海、大型化是当前海上风电发展的主要方向。海上拥有丰富的风能资源，海域辽阔，加之海水制氢和海洋牧场，发展包括风能、太阳能、制氢和海洋牧场融合的一体化海洋资源开发平台具有重要意义。而现有的漂浮式平台基础功能单一，耐久性较差，制造成本高昂，且运输安装困难。

技术实现思路

1、为解决当前存在技术问题，本发明的主要目的在于提供一种风光渔氢融合的钢-混结构漂浮式平台及其运行控制方法，此平台平台既可以为风力机提供支撑，又可以用作养殖网箱，同时风能和太阳能产生的电能可以用来海水制氢，也可以为养殖网箱供电，进而同时将风力发电、光伏发电、海水制氢及海洋牧场相结合，实现风光渔氢多能源的互补；并且该发明的漂浮式平台结构使用钢-混凝土组合结构，采用分段式和模块化安装，每小段之间用钢索连接支撑，可以实现规模化和标准化制造和装配；即可以降低建造成本和单位兆瓦用钢量，又增强了装置的强度和耐久性。

2、为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种风光渔氢融合的钢-混结构漂浮式平台，包括用于对整个平台进行漂浮支撑的漂浮式平台基础结构；漂浮式平台基础结构的顶部四角固定有立柱，立柱之间并位于漂浮式平台基础结构的中心部位通过斜撑结构固定有中心立柱，中心立柱的顶部固定有平台；平台的顶部中心固定有风力机支撑塔筒，风力机支撑塔筒的顶部安装有双风轮风力机；平台的顶部安装有海水制氢设备，海水制氢设备上安装有光伏板；立柱之间支撑起养殖网箱并通过斜撑结构与中心立柱连接，养殖网箱底部设置有底部网衣。

3、所述漂浮式平台基础结构的截面为梯形空心结构，中部用长板支撑起空心结构，以降低整个平台的重心，并保证平台的稳定性。

4、所述漂浮式平台基础结构和立柱所用材料为钢-混凝土组合结构。

5、所述双风轮风力机与风力机支撑塔筒之间通过基础法兰固定相连；风力机支撑塔筒与平台之间通过基础法兰固定相连。

6、所述漂浮式平台基础结构采用分段式连接，由连接钢绞线将各小段连接在一起；且分段之间用密封胶封闭，保证了水不会渗入。

7、所述立柱的顶部固定安装有垂直轴风力机。

8、所述垂直轴风力机与双风轮风力机沿所述风力机支撑塔筒的高度方向交错设置，双风轮风力机高于垂直轴风力机。

9、所述漂浮式平台基础结构的底部连接有系泊装置；

10、所述系泊装置共有八根锚链，分为四组，在漂浮式平台基础结构构成的四边形的四角处分别连接两根锚链，每两根锚链之间呈45°角。

11、所述双风轮风力机的机舱位于风力机支撑塔筒正上方，两个风力机叶片呈六十度安装排列；

12、所述中心立柱与立柱之间采用三角支撑连接结构，八个斜撑结构构成八个三角形稳定结构。

13、一种风光渔氢融合的钢-混结构漂浮式平台的运行控制方法，包括以下步骤：

14、步骤1，平台的搭建和固定：

15、将分段的漂浮式平台基础结构通过连接钢绞线进行连接组装，进而形成整个漂浮式平台基础结构；

16、步骤2，平台的海上锚固：

17、通过系泊装置将漂浮式平台基础结构锚固在深海的固定海域；

18、步骤3，平台的搭建：

19、在漂浮式平台基础结构上安装相应的立柱、斜撑结构、中心立柱、平台、风力机支撑塔筒、双风轮风力机、垂直轴风力机、海水制氢设备和光伏板；并在立柱、中心立柱和斜撑结构之间布置养殖网箱；

20、其中，所述养殖网箱也能够在陆上先安装，再拖曳到指定海域；

21、步骤4，平台的运行：

22、运行过程中，通过双风轮风力机和垂直轴风力机组合使用，进而实现风力发电，通过光伏板进行光伏发电，太阳能、风能发出来的电能为海水制氢设备提供电力，实现了将风能、太阳能、制氢和海洋牧场融合，利用海水制氢储存电网无法消纳的清洁电力，起到削峰填谷的作用。

23、本发明有如下有益效果：

24、1、本发明所用水平轴风力机为双风轮结构，有效增加了风力机捕风面积，提高了风力机发电效率和容量。

25、2、本发明的漂浮式平台基础结构采用梯形空心结构，正梯形可以降低整个装置的重心，使得装置更加稳定，且在截面梯形的中部有一根立柱垂直支撑着梯形结构，使得整个梯形结构更为稳定，不易变形。

26、3、本发明的漂浮式平台基础结构和四根小立柱均采用钢-混凝土组合结构，既保证了平台的结构强度，又降低了平台的重量和建造成本，还增强了装置的耐久性，极大地提升了风力机的服役寿命，减少了漂浮式平台单位兆瓦用钢量。

27、4、本发明的漂浮式平台基础结构采用分段式连接，其结构基础被分为等距小段，每段之间用钢绞线连接，使得该平台适合模块化和标准化建造与安装，适合批量化生产。每小段之间接口处的孔槽内和两段之间的空隙用密封胶封闭，防止海水的渗入，加强了平台的安全性。

28、5、本发明的漂浮式平台基础结构的分段式装配，使得养殖网箱部分可在陆上先安装，再拖曳到指定海域与风力机组装，极大地提高了安装效率。

29、6、本发明采用水平轴和垂直轴风力机组合使用，二者塔筒高度交错设计，降低了尾流的影响，提高了海域及空间的利用率，增加了风力机的发电量，降低风力机的度电成本，有利于提高海上风电的市场竞争力。

30、7、本发明的漂浮式平台基础结构和四根小立柱围成的基础既可作为养殖网箱，也可作为风力机的基础，同时风能、太阳能发出来的电能可为海水制氢设备提供电力，实现了将风能、太阳能、制氢和海洋牧场融合，利用海水制氢储存电网无法消纳的清洁电力，起到削峰填谷的作用。风能、太阳能、海水制氢和海洋牧场等多套装置共用一个漂浮式平台，节省了基础平台的建造成本和对海洋资源的消耗，有利于集约化用海，并降低装备综合建造成本。

技术特征：

1.一种风光渔氢融合的钢-混结构漂浮式平台，其特征在于，包括用于对整个平台进行漂浮支撑的漂浮式平台基础结构（5）；漂浮式平台基础结构（5）的顶部四角固定有立柱（11），立柱（11）之间并位于漂浮式平台基础结构（5）的中心部位通过斜撑结构（10）固定有中心立柱（4），中心立柱（4）的顶部固定有平台（9）；平台（9）的顶部中心固定有风力机支撑塔筒（2），风力机支撑塔筒（2）的顶部安装有双风轮风力机（1）；平台（9）的顶部安装有海水制氢设备（8），海水制氢设备（8）上安装有光伏板（7）；立柱（11）之间支撑起养殖网箱并通过斜撑结构（10）与中心立柱（4）连接，养殖网箱底部设置有底部网衣（14）。

2.根据权利要求1所述一种风光渔氢融合的钢-混结构漂浮式平台，其特征在于：所述漂浮式平台基础结构（5）的截面为梯形空心结构，中部用长板支撑起空心结构，以降低整个平台的重心，并保证平台的稳定性。

3.根据权利要求2所述一种风光渔氢融合的钢-混结构漂浮式平台，其特征在于：所述漂浮式平台基础结构（5）和立柱（11）所用材料为钢-混凝土组合结构。

4.根据权利要求1所述一种风光渔氢融合的钢-混结构漂浮式平台，其特征在于：所述双风轮风力机（1）与风力机支撑塔筒（2）之间通过基础法兰（6）固定相连；风力机支撑塔筒（2）与平台（9）之间通过基础法兰（6）固定相连。

5.根据权利要求2所述一种风光渔氢融合的钢-混结构漂浮式平台，其特征在于：所述漂浮式平台基础结构（5）采用分段式连接，由连接钢绞线（13）将各小段连接在一起；且分段之间用密封胶封闭，保证了水不会渗入。

6.根据权利要求1所述一种风光渔氢融合的钢-混结构漂浮式平台，其特征在于：所述立柱（11）的顶部固定安装有垂直轴风力机（3）。

7.根据权利要求6所述一种风光渔氢融合的钢-混结构漂浮式平台，其特征在于：所述垂直轴风力机（3）与双风轮风力机（1）沿所述风力机支撑塔筒（2）的高度方向交错设置，双风轮风力机（1）高于垂直轴风力机（3）。

8.根据权利要求1所述一种风光渔氢融合的钢-混结构漂浮式平台，其特征在于：所述漂浮式平台基础结构（5）的底部连接有系泊装置（12）；

9.根据权利要求1所述一种风光渔氢融合的钢-混结构漂浮式平台，其特征在于：所述双风轮风力机（1）的机舱位于风力机支撑塔筒（2）正上方，两个风力机叶片呈六十度安装排列；

10.权利要求1-9任意一项所述一种风光渔氢融合的钢-混结构漂浮式平台的运行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明提供了一种风光渔氢融合的钢‑混结构漂浮式平台及其运行控制方法，包含风力机、光伏板、养殖网箱、海水制氢设备；所述养殖网箱底部有梯形的漂浮式平台基础结构，降低装置重心，底部连接系泊装置；所述养殖网箱中部连接中心立柱和平台，中心立柱的顶端安装风力机支撑塔筒，风力机支撑塔筒固定有双风轮风力机；平台上有海水制氢设备，将海水电解分离出氢气并储存；养殖网箱由四根立柱包围，四根立柱顶端固定垂直轴风力机。所述四根立柱和漂浮式平台基础利用钢‑混凝土组合结构，节省材料成本，提高耐久性。垂直轴风力机和水平轴风力机同时使用，提高了海域及空间的利用率。本装置充分利用海上各资源，提高了海洋资源的利用率。技术研发人员：李垚,鲜欣荣,倪高翔,李响,陈永清,付君健受保护的技术使用者：三峡大学技术研发日：技术公布日：2024/5/8