一种漂浮式风电场的大三角共享系泊系统

本发明涉及海洋可再生能源领域，特别是涉及一种漂浮式风电场的大三角共享系泊系统。

背景技术：

1、风能尤其是海上风能，逐渐受到人们的重视。相较陆上风电和固定式海上风电，漂浮式风机可部署在远离岸边的海域，而这些海域往往具有更优良的风力资源，同时能减少近岸环境的影响，且漂浮式风机具有较好的灵活性，可部署区域面积大等优势，因此可向深海布置由多座漂浮式风机组成的漂浮式风电场。

2、传统意义上的系泊系统是指为某一指定漂浮式平台独立设计建造的定位系统，即系泊系统仅为该漂浮式平台提供定位。此外，传统系泊系统中的一根系泊缆搭配一套桩锚，系泊缆的两端分别连接浮式平台和桩锚。

3、漂浮式风机及其系泊系统的建造成本过高成为了深远海漂浮式风电场行业发展缓慢的主要原因之一。据有关的理论分析，系泊系统是深远海漂浮式风电装备的重要组成部分，其成本占据了漂浮式风电总投资成本的20%-30%。由于深远海漂浮式风电技术在设计优化、标准化等方面尚不完善，实际的系泊成本可能比这一比例更高。

4、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于对本技术的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于克服上述背景技术的缺陷，提供一种漂浮式风电场的大三角共享系泊系统。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、在本发明的第一方面，一种漂浮式风电场的大三角共享系泊系统，包括由多个基本单元组成的阵列，每个基本单元包括三座漂浮式风机、多根系泊缆和多套桩锚，所述多根系泊缆包括多根共享缆和多根锚缆，所述三座漂浮式风机的位置呈等边三角形布置，且所述三座漂浮式风机相互之间通过共享缆连接，每座漂浮式风机作为所述等边三角形的顶点，漂浮式风机之间的共享缆作为所述等边三角形的边，相邻的基本单元之间配置成每两个相邻的等边三角形共享两个顶点和所述两个顶点之间的同一条边；处于所述阵列外围的基本单元的漂浮式风机通过锚缆连接对应的桩锚。

4、进一步地，处于所述阵列外围的基本单元的等边三角形的两个顶点通过各自的锚缆连接同一套共享的桩锚。

5、进一步地，所述桩锚的位置设置成使得所述锚缆的水平延伸方向与对应的等边三角形的一条边对齐。

6、进一步地，所述阵列外围的漂浮式风机中，位于所述阵列外围轮廓外凸的锐角位置上的漂浮式风机通过4根锚缆分别连接对应的4套桩锚，位于所述阵列外围轮廓外凸的钝角位置上的漂浮式风机通过3根锚缆分别连接对应的3套桩锚，其余的漂浮式风机通过2根或1根锚缆分别连接对应的2套或1套桩锚。

7、进一步地，所述锚缆设置为悬链线、张紧线或半张紧线形式。

8、进一步地，所述共享缆设置为悬链线、张紧线或半张紧线形式。

9、进一步地，所述共享缆上设置有浮力块或重力块。

10、进一步地，所述共享缆上对称地设置有双重力块。

11、进一步地，所述阵列呈直线式、辐射式或l形式。

12、进一步地，所述漂浮式风机为三立柱半潜式漂浮式风机，与所述三立柱半潜式漂浮式风机相连的各系泊缆在水平方向上分别与两两立柱水平面上的连线共线。

13、在本发明的第二方面，一种漂浮式风电场的大三角共享系泊系统，包括三座漂浮式风机、多根系泊缆和多套桩锚，所述多根系泊缆包括多根共享缆和多根锚缆，所述三座漂浮式风机的位置呈等边三角形布置，且所述三座漂浮式风机相互之间通过共享缆连接，各漂浮式风机通过锚缆连接对应的桩锚。

14、进一步地，所述桩锚的数量为九套，每座漂浮式风机分配有两套独享桩锚，所述独享桩锚的位置设置成使得所连的锚缆的水平延伸方向与所述等边三角形的一条边对齐，剩余的桩锚为三套共享桩锚，三套共享桩锚分别由所述等边三角形的三条边上的两座漂浮式风机共享，所述共享桩锚的位置设置成使得所连的锚缆的水平延伸方向与所述等边三角形的对应边呈60°夹角。

15、本发明实施例具有如下有益效果：

16、本发明提供一种漂浮式风电场的大三角共享系泊系统，能够显著减少深远海大规模漂浮式风电场系泊系统的建造成本，同时具有足够的稳定性与安全冗余。本发明实施例提出的共享系泊系统包括若干漂浮式风机、锚缆、共享缆、以及优选设置的共享锚和其他系泊附属设备，形成一个高度集成且形态复杂的系统。共享系泊系统中的系泊缆分为共享缆和锚缆，其中共享缆用于连接两座漂浮式平台，锚缆用于连接漂浮式平台与海底桩锚，一套共享桩锚可连接两根及以上数量的锚缆。共享系泊系统的使用可减少系泊缆与桩锚数量，有效降低制造和施工成本。本发明所提出的大三角共享系泊系统具有良好的可派生性，根据漂浮式风电场地大小与形状特征，可派生出多种样式，包括直线式、辐射式、l形式等。本发明所提出的大三角共享系泊系统尤其适用于与三立柱半潜式浮式风机配合，在漂浮式风电场共享系泊设计的灵活性与成本控制上有着显著的优势。此外，本发明的大三角共享系泊系统具有良好的结构安全冗余，能保证在任一系泊缆意外破断的情况下，漂浮式风机系泊系统依然保持安全性。本发明的大三角共享系泊系统很好地满足了漂浮式风电产业发展需求，能够辅助深远海漂浮式风电场的大规模商业开发以及工程研究与应用，在减少漂浮式风电场开发成本的前提下具有足够的安全冗余与抗风险性。

17、与传统技术相比，本发明实施例的优点主要有：

18、1、相较于传统漂浮式结构系泊系统，本发明实施例的大三角式共享系泊系统通过在漂浮式风电场的系泊系统中引入共享缆，进一步地，还引入共享锚，改变传统系泊的方式，减少了系泊缆和锚的用量，在保证安全的前提下显著节约了漂浮式风电场系泊系统的建造和建设成本。

19、2、本发明提出针对漂浮式风电场，特别是三立柱半潜式漂浮式风机群的共享系泊系统。每座漂浮式风机的系泊系统分成三组，每组两根，保证每一组系泊缆都有足够的破断安全冗余，即使某组内一根系泊缆失效，该组内仍有另外一根系泊缆继续发挥作用，这是本发明的主要特点之一。这使得系泊系统能够承受断缆风险，并可抵御一定环境条件下断缆极端工况。

20、3、本发明实施例尤其适用于三立柱半潜式漂浮式风机平台，可以更好地与现有技术体系相结合，为深远海漂浮式风电场的大规模商业化开发提供了一条降本增效的有效路线。

21、4、本发明所提供的三角构型具有派生性，可以根据风电场的实际规划给出延展性风电场布置拓扑构型与共享系泊系统方案，在使用多座漂浮式风机的情况下更加节约系泊系统成本，同时使整体结构具有足够的稳定性与安全冗余，更加适应深远海漂浮式风电场的大规模开发。

22、5、本发明所提供的大三角式共享系泊系统共享缆的方案有较大的成本优势和高安全性，由于漂浮式风电平台群阵列中相邻两座风机之间通过共享缆连接，而不通过多线形式的共享桩锚进行连接，这样节省了系泊缆的长度和减少了桩锚的使用数量，通过在共享缆上添加浮力块或重力块以改善其受力性能使其安全性更加可靠。

23、本发明实施例中的其他有益效果将在下文中进一步述及。