海上风力机耦合储能双浮动系统

本发明涉及风力发电，尤其涉及海上风力机耦合储能双浮动系统。

背景技术：

1、“弃风限电”是指风机可以正常运作，但因为电网消纳能力不足、风力发电不稳定等而使得风电机组停止运作的现象。近年来，随着近海风资源开发逐步趋于饱和，海上风电正在从近海、浅海向远海、深海过渡，而深海区域的风电普遍存在着波动性大、并网稳定性差的问题，弃风限电现象比较严重，有待解决。

技术实现思路

1、发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供海上风力机耦合储能双浮动系统，旨在解决深海区域海上风电的弃风限电问题，提高风能利用率。

2、技术方案：为实现上述目的，本发明的海上风力机耦合储能双浮动系统，包括张力腿平台和风力机，风力机安装于张力腿平台的浮体基座上；张力腿平台上设置有氢储能装置，氢储能装置能将电能与氢能进行转化，以储放风力机产生的风电；氢储能装置为悬浮体，悬浮的氢储能装置与浮体基座柔性连接。

3、进一步地，所述风力机与氢储能装置限位配合，风力机对氢储能装置产生水平约束，浮体基座与氢储能装置的柔性连接对氢储能装置产生垂向约束。

4、进一步地，所述风力机具有竖向的塔架，所述氢储能装置上形成有限位孔；塔架对应位于限位孔内，以对氢储能装置产生水平约束；浮体基座通过绳体连接氢储能装置，以对氢储能装置产生垂向约束。

5、进一步地，所述浮体基座通过弹性绳连接氢储能装置，氢储能装置发生垂荡并沿塔架上移时，弹性绳对氢储能装置施加向下的弹性作用力。

6、进一步地，所述氢储能装置上设置有弹性部件，氢储能装置发生垂荡并沿塔架下移时，弹性部件对氢储能装置施加向上的弹性作用力。

7、进一步地，所述氢储能装置沿塔架垂荡时，氢储能装置与塔架之间滚动配合。

8、进一步地，所述氢储能装置的限位孔内侧设置有滑轮，所述塔架上设置有竖向滑轨，滑轮与竖向滑轨滚动配合。

9、进一步地，所述弹性部件为弹性的滑轮，滑轮沿竖向滑轨滚动时，滑轮表面产生弹性挤压形变；所述竖向滑轨的下端设置有斜坡段，氢储能装置沿塔架下移时，滑轮对应下移至斜坡段并使滑轮的形变程度增大，以对氢储能装置施加向上的弹性作用力。

10、进一步地，所述氢储能装置的外部形状对称，所述限位孔对应位于氢储能装置的对称中心；所述浮体基座通过多根垂向的绳体连接氢储能装置，且多根绳体对称分布。

11、进一步地，所述氢储能装置的外部形状为扁球体。

12、有益效果：本发明的海上风力机耦合储能双浮动系统，其有益效果如下：

13、1)将海上风力机与氢储能装置结合，将电网无法消纳的风电转化为氢能储存起来，并在风电出力不足时释放出来，以提高风能利用率，有效解决弃风限电问题；

14、2)张力腿平台通过弹性绳与氢储能装置相连，氢储能装置通过弹性的滚轮与风力机塔架上的竖向轨道滑移配合，从而对氢储能装置进行水平约束和垂向约束，使得氢储能装置除垂荡以外与张力腿平台保持协同运动，而且弹性绳与弹性的滚轮相配合，还能降低氢储能装置垂荡运动的幅值。

技术特征：

1.海上风力机耦合储能双浮动系统，其特征在于：包括张力腿平台(1)和风力机(2)，风力机(2)安装于张力腿平台(1)的浮体基座(5)上；张力腿平台(1)上设置有氢储能装置(3)，氢储能装置(3)能将电能与氢能进行转化，以储放风力机(2)产生的风电；氢储能装置(3)为悬浮体，悬浮的氢储能装置(3)与浮体基座(5)柔性连接。

2.根据权利要求1所述的海上风力机耦合储能双浮动系统，其特征在于：所述风力机(2)与氢储能装置(3)限位配合，风力机(2)对氢储能装置(3)产生水平约束，浮体基座(5)与氢储能装置(3)的柔性连接对氢储能装置(3)产生垂向约束。

3.根据权利要求2所述的海上风力机耦合储能双浮动系统，其特征在于：所述风力机(2)具有竖向的塔架(4)，所述氢储能装置(3)上形成有限位孔(6)；塔架(4)对应位于限位孔(6)内，以对氢储能装置(3)产生水平约束；浮体基座(5)通过绳体连接氢储能装置(3)，以对氢储能装置(3)产生垂向约束。

4.根据权利要求3所述的海上风力机耦合储能双浮动系统，其特征在于：所述浮体基座(5)通过弹性绳(7)连接氢储能装置(3)，氢储能装置(3)发生垂荡并沿塔架(4)上移时，弹性绳(7)对氢储能装置(3)施加向下的弹性作用力。

5.根据权利要求4所述的海上风力机耦合储能双浮动系统，其特征在于：所述氢储能装置(3)上设置有弹性部件，氢储能装置(3)发生垂荡并沿塔架(4)下移时，弹性部件对氢储能装置(3)施加向上的弹性作用力。

6.根据权利要求5所述的海上风力机耦合储能双浮动系统，其特征在于：所述氢储能装置(3)沿塔架(4)垂荡时，氢储能装置(3)与塔架(4)之间滚动配合。

7.根据权利要求6所述的海上风力机耦合储能双浮动系统，其特征在于：所述氢储能装置(3)的限位孔(6)内侧设置有滑轮(8)，所述塔架(4)上设置有竖向滑轨(9)，滑轮(8)与竖向滑轨(9)滚动配合。

8.根据权利要求7所述的海上风力机耦合储能双浮动系统，其特征在于：所述弹性部件为弹性的滑轮(8)，滑轮(8)沿竖向滑轨(9)滚动时，滑轮(8)表面产生弹性挤压形变；所述竖向滑轨(9)的下端设置有斜坡段(10)，氢储能装置(3)沿塔架(4)下移时，滑轮(8)对应下移至斜坡段(10)并使滑轮(8)的形变程度增大，以对氢储能装置(3)施加向上的弹性作用力。

9.根据权利要求3所述的海上风力机耦合储能双浮动系统，其特征在于：所述氢储能装置(3)的外部形状对称，所述限位孔(6)对应位于氢储能装置(3)的对称中心；所述浮体基座(5)通过多根垂向的绳体连接氢储能装置(3)，且多根绳体对称分布。

10.根据权利要求9所述的海上风力机耦合储能双浮动系统，其特征在于：所述氢储能装置(3)的外部形状为扁球体。

技术总结本发明公开了海上风力机耦合储能双浮动系统，包括张力腿平台和风力机，风力机安装于张力腿平台的浮体基座上；张力腿平台上设置有氢储能装置，氢储能装置能将电能与氢能进行转化，以储放风力机产生的风电；氢储能装置为悬浮体，悬浮的氢储能装置与浮体基座柔性连接；风力机与氢储能装置限位配合，风力机对氢储能装置产生水平约束，浮体基座与氢储能装置的柔性连接对氢储能装置产生垂向约束；风力机具有竖向的塔架，氢储能装置上形成有限位孔；塔架对应位于限位孔内，以对氢储能装置产生水平约束；浮体基座通过绳体连接氢储能装置，以对氢储能装置产生垂向约束。本发明能够有效解决深海区域海上风电的弃风限电问题，提高风能利用率。技术研发人员：张喆,周之龙,何建平,马哲,李嘉康,赵晓,李海洋受保护的技术使用者：南通理工学院技术研发日：技术公布日：2024/7/9