一种海上风力发电机组海水冷却系统

本申请涉及海上风电，尤其涉及一种海上风力发电机组海水冷却系统。

背景技术：

1、目前，海上风电机组的发热设备如发电机、变流器、变压器等通常采用水冷方式，将冷却剂通入到发热设备进行冷却，再通过机舱外的空-水换热器对冷却剂进行冷却，最终将热量释放到环境空气中。随着海上风电机组的开发，机组转矩密度越来越高，对散热的要求也随之提高。

2、环境空气不再是最终冷源的最优选项。一方面，空气的冷却效果有限，随着机组损耗的增加，空气的散热性能相对于液冷略显不足；另一方面，海上空气的湿度、盐雾含量都较陆上更高，存在大气腐蚀的风险。

3、海水资源丰富，取之不尽，且近海水温基本全年在30℃以下，海水密度约为空气的800倍，比热容约为空气的4倍，冷却效率更高。以海水为最终冷源在海水源空调、船舶、电力、化工、钢铁等工业领域有广泛的应用，主要有浸入式、直流式和循环式三种，但对于海上风电领域，还处于探索期。

4、天然海水中的含盐度较高，使海水对于金属有着很强的腐蚀性，抽取的海水中还存在海洋生物及海上异物堵塞系统设备的问题，导致海水管系及相关设备的寿命很短。

5、现海上风电机组沿用陆上的冷却方案，未具体结合海上风电的系统特点，如浮在海面上的浮式平台结构，导致了冷却系统与机组之间的匹配优化性问题。

技术实现思路

1、鉴于此，本申请实施例提供一种海上风力发电机组海水冷却系统，本申请利用海水作为最终冷源，解决海上风电机组功率密度更高、温升问题严重、空气冷却不能再满足机组散热需求的问题。同时充分结合浮式平台结构、空间特征，避免海水的直接接触及对冷却系统的腐蚀，从而保证冷却系统稳定、长期地运行。

2、根据本申请实施例，提供一种海上风力发电机组海水冷却系统，用于对风电机组内的发热设备进行海水冷却，包括：

3、冷却舱，置于浮式平台内部，所述浮式平台浸没在海水中；

4、冷却液，填充在所述冷却舱内，冷却液通过浮式平台四周及底面与海水进行对流换热，以将所述机组发热设备的热量释放给海水。

5、可选的，所述冷却舱紧靠所述浮式平台内壁面设置。

6、可选的，所述机组发热设备放置在冷却舱内，此时冷却舱内的冷却液应为绝缘液体，同时应部分或完全没过机组发热设备。

7、可选的，还包括搅拌器，所述搅拌器设置在冷却舱内，使冷却液在冷却舱内流动，加速机组发热设备的散热。

8、可选的，还包括散热片，所述散热片设置在冷却舱的浮式平台区域的内表面和/或外表面。

9、可选的，所述散热片内有冷却液流动。

10、可选的，对于不能移至浮式平台内部冷却舱的机组发热设备，将所述冷却舱内的冷却液输送至所述机组发热设备处进行循环换热，或者将所述机组发热设备的冷却循环介质引入浮式平台内部的冷却系统中进行散热。

11、可选的，还包括辅助海水冷却系统，在机组发热设备损耗超出浮式平台内部的冷却系统负荷时，开启辅助海水冷却系统以保证机组的冷却效果。

12、可选的，所述辅助海水冷却系统包括辅助冷却管、辅助海水换热器，冷却仓内的冷却液经过辅助冷却管，在辅助海水换热器中进一步被海水冷却后回到冷却仓。

13、本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

14、由上述实施例可知，本申请在利用海水冷却的同时，充分结合浮式平台结构、空间特征，缩短了热源与冷源之间的距离，减少额外的动力损耗；海水不用进入冷却系统，保证了冷却系统的可靠性和寿命；冷却系统基本无动力装置，功耗小，更加节能；结构简单，在海上风电机组浮式平台的基础上改造即可，安装、操作、控制方便，实用性强。

15、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种海上风力发电机组海水冷却系统，用于对风电机组内的发热设备进行海水冷却，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种海上风力发电机组海水冷却系统，其特征在于，所述冷却舱紧靠所述浮式平台内壁面设置。

3.根据权利要求1所述的一种海上风力发电机组海水冷却系统，其特征在于，所述机组发热设备放置在冷却舱内，此时冷却舱内的冷却液应为绝缘液体，同时应部分或完全没过机组发热设备。

4.根据权利要求1所述的一种海上风力发电机组海水冷却系统，其特征在于，还包括搅拌器，所述搅拌器设置在冷却舱内，使冷却液在冷却舱内流动，加速机组发热设备的散热。

5.根据权利要求1所述的一种海上风力发电机组海水冷却系统，其特征在于，还包括散热片，所述散热片设置在冷却舱的浮式平台区域的内表面和/或外表面。

6.根据权利要求1所述的一种海上风力发电机组海水冷却系统，其特征在于，所述散热片内有冷却液流动。

7.根据权利要求1所述的一种海上风力发电机组海水冷却系统，其特征在于，对于不能移至浮式平台内部冷却舱的机组发热设备，将所述冷却舱内的冷却液输送至所述机组发热设备处进行循环换热，或者将所述机组发热设备的冷却循环介质引入浮式平台内部的冷却系统中进行散热。

8.根据权利要求1所述的一种海上风力发电机组海水冷却系统，其特征在于，还包括辅助海水冷却系统，在机组发热设备损耗超出浮式平台内部的冷却系统负荷时，开启辅助海水冷却系统以保证机组的冷却效果。

9.根据权利要求8所述的一种海上风力发电机组海水冷却系统，其特征在于，所述辅助海水冷却系统包括辅助冷却管、辅助海水换热器，冷却仓内的冷却液经过辅助冷却管，在辅助海水换热器中进一步被海水冷却后回到冷却仓。

技术总结本发明公开了一种海上风力发电机组海水冷却系统，用于对风电机组内的发热设备进行海水冷却，包括：冷却舱，置于浮式平台内部，所述浮式平台浸没在海水中；冷却液，填充在所述冷却舱内，冷却液通过浮式平台四周及底面与海水进行对流换热，以将所述机组发热设备的热量释放给海水。本申请在利用海水冷却的同时，充分结合浮式平台结构、空间特征，缩短了热源与冷源之间的距离，减少额外的动力损耗；海水不用进入冷却系统，保证了冷却系统的可靠性和寿命；冷却系统基本无动力装置，功耗小，更加节能；结构简单，在海上风电机组浮式平台的基础上改造即可，安装、操作、控制方便，实用性强。技术研发人员：吴立建,张嘉文,吴莹莹,施杨受保护的技术使用者：浙江大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5