一种过渡水深浮式风电系统的制作方法

本发明属于海上浮式风电模型设计，尤其是涉及一种过渡水深浮式风电系统。

背景技术：

1、在“双碳”目标的指引下，风能作为一种蕴量巨大、分布广泛的可再生能源，在推进世界能源结构优化的过程中发挥了重要的作用。随着风资源开发的深入推进，风力机从陆上走进海里，从浅海走向深海，因此海上风电取得更为深入的研究。一般来说，随着离岸距离的增大，风资源具有更高的品质，当水深大于50m时，固定式风机的成本急剧增加，此时漂浮式风机往往具有更好的经济技术指标，因此当水深大于50m时，漂浮式风机往往成为风电场建设的更优选择。

2、按照基础形式，浮式风机可分为张力腿型(tlp)、spar型、驳船型以及半潜型，其中，由于半潜式风机的稳性较好，是目前我国浮式风机主要采用的形式。半潜式浮式风电装备包括叶轮，机舱与塔柱，浮式基础，系泊系统和锚固设备等，在其发展的进程中出现两种主要的形式，一是以oc4-deepcwind和oo-star为代表的塔柱和风机置于半潜式浮式基础中心的形式，二是以windfloat浮式风机为代表的塔柱和风机置于半潜式浮式基础的三角浮筒上的形式，两种形式基础目前都有应用实例。浮式基础受到包括风载荷、波浪载荷及流载荷在内的复杂海洋环境载荷的影响，其稳性与海上风电场的安全作业、经济效益、环境安全等密切相关。我国海上浮式风电不同于欧美国家，水深相对较浅，在50米-100米水深海域具有较丰富的风能资源；此外，我国南海环境恶劣，台风频发，浮式风机系统承受更严峻的环境载荷挑战，需要开发稳性更好的浮式基础。对于过渡水深，以60米为例，若采用传统的方法布置半潜式浮式基础的系泊系统，则系泊缆非常长、覆盖面积大、经济效益差。因此，提高浮式风机系统稳性、开发新型的适用于中等水深的浮式风电系泊系统对我国海上浮式风电开发致关重要。

技术实现思路

1、本发明旨在解决过渡水深海域采用传统的方法布置半潜式浮式基础的系泊系统，系统稳定性差，系泊缆非常长、覆盖面积大、经济效益差的问题，从而提供一种过渡水深浮式风电系统，系统稳定性好，安全性高，系泊系统占用海域小、经济性高。

2、为实现上述发明目的，本发明提供一种过渡水深浮式风电系统，其特征在于：包括风机、三角半潜式浮式基础、系泊系统和锚固设备，所述风机包括叶片、机舱和塔柱，叶片和机舱连接并固定在塔柱上端，所述三角半潜式浮式基础下部是星形浮筒，星形浮筒中心向外中心对称延伸多个外延托盘，星形浮筒中心安装中心柱,每个外延托盘上安装外部柱，中心柱和外部柱都包括一个圆柱形的上部柱和一个锥形的下部柱，塔柱安装在中心柱上，在每个外部柱的中间部位设置被动减摇水舱，在每个被动减摇水舱中充入40％～60％水，每个外部柱通过系泊系统连接锚固设备，系泊系统包括连接每个外部柱的系泊缆和配重块，系泊缆上设有配重块。

3、进一步地，所述被动减摇水舱设置在距离浮式基础底部12.5～17.5米位置。

4、进一步地，所述被动减摇水舱为圆柱形。

5、进一步地，所述三角半潜式浮式基础采用混凝土材料，所述圆柱形的上部柱和锥形的下部柱之间平滑连接。

6、进一步地，所述系泊缆分为上部和下部，以配重块为分界点。

7、本发明为浮式风机基础配备减摇水舱可以有效降低浮式风机在纵摇、横摇方向上的响应幅值，降低浮式风机的作业风险，提高安全性。三缆系泊的悬链线式系泊系统适应上述浮式风机的设计方案和过渡水深环境条件，系泊系统占用海域小、经济性高。提供了一套适用于过渡水深60m的10mw半潜式浮式风机设计方案，具有一定的参考意义。

技术特征：

1.一种过渡水深浮式风电系统，其特征在于：包括风机、三角半潜式浮式基础(7)、系泊系统和锚固设备(6)，所述风机包括叶片(1)、机舱(2)和塔柱(3)，叶片(1)和机舱(2)连接并固定在塔柱(3)上端，所述三角半潜式浮式基础(7)下部是星形浮筒(10)，星形浮筒(10)中心向外中心对称延伸多个外延托盘，星形浮筒中心安装中心柱(12),每个外延托盘上安装外部柱(13)，中心柱(12)和外部柱(13)都包括一个圆柱形的上部柱(8)和一个锥形的下部柱(9)，塔柱(3)安装在中心柱(12)上，在每个外部柱的中间部位设置被动减摇水舱(11)，在每个被动减摇水舱中充入40％～60％水，每个外部柱(13)通过系泊系统连接锚固设备(6)，系泊系统包括连接每个外部柱(13)的系泊缆(5)和配重块(4)，系泊缆上设有配重块(4)。

2.根据权利要求1所述的一种过渡水深浮式风电系统，其特征在于：所述被动减摇水舱(11)设置在距离浮式基础底部12.5～17.5米位置。

3.根据权利要求1所述的一种过渡水深浮式风电系统，其特征在于：所述被动减摇水舱(11)为圆柱形。

4.根据权利要求1所述的一种过渡水深浮式风电系统，其特征在于：所述三角半潜式浮式基础(7)采用混凝土材料，所述圆柱形的上部柱(8)和锥形的下部柱(9)之间平滑连接。

5.根据权利要求1所述的一种过渡水深浮式风电系统，其特征在于：所述系泊缆(5)分为上部和下部，以配重块(4)为分界点。

技术总结本发明提供一种过渡水深浮式风电系统，包括风机、三角半潜式浮式基础、系泊系统和锚固设备，所述风机包括叶片、机舱和塔柱，叶片和机舱连接并固定在塔柱上端，所述三角半潜式浮式基础下部是星形浮筒，星形浮筒中心向外中心对称延伸多个外延托盘，星形浮筒中心安装中心柱,每个外延托盘上安装外部柱，中心柱和外部柱都包括一个圆柱形的上部柱和一个锥形的下部柱，塔柱安装在中心柱上，在每个外部柱的中间部位设置被动减摇水舱，在每个被动减摇水舱中充入40％～60％水，每个外部柱通过系泊系统连接锚固设备。本发明可以有效降低浮式风机在纵摇、横摇方向上的响应幅值，降低浮式风机的作业风险，提高安全性。技术研发人员：姜玉挺,杨礼东,张孟雅,李幸周,李云鹤受保护的技术使用者：中国能源建设股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15