海底轻量化升压站装置及海上发电系统的制作方法

本发明涉及海上风电，具体涉及海底轻量化升压站装置及海上发电系统。

背景技术：

1、现有的海上升压站基础一般包括钢管桩和导管架。在海上升压站的安装施工过程中，通常需要先将钢管桩基础打入海床一定深度，再将导管架的支腿一一对应地套设在钢管桩上。

2、随着海上风力发电站的开发逐渐向深海水域迈进，海上升压站基础的导管架需要从海床延伸至海面，水越深，导管架的用钢量就越多，其稳定性以及安装难度也随之增大，导致现有的海上升压站的基础结构的成本过高，性价比低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种海底轻量化升压站装置及海上发电系统，以解决现有的海上升压站基础结构的制备需要消耗大量钢材，导致生产成本过高的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种海底轻量化升压站装置，包括：防沉板，包括防沉板板体和设于所述防沉板板体四周的多个套筒组件；所述套筒组件的轴向垂直于所述防沉板板体的板面；固定桩，与所述套筒组件一一对应设置，所述固定桩的一端设于所述套筒组件内，另一端适于固定于海床内并将所述防沉板板体固定于海床上；防撞板，围设于所述防沉板板体的上表面；升压站主体，安装于所述防沉板板体的上表面且位于所述防撞板围设的空间内。

3、有益效果：将升压站主体安装于海床上，有效降低了制备海底轻量化升压站装置的基础的钢材使用量，从而能够节约钢材，降低成本，且安装便捷。进一步地，在防沉板板体的上表面设置防撞板可以避免海底生物的撞击，以及防止海底滑坡对海底轻量化升压站装置造成损失，进一步保护海底轻量化升压站装置。

4、在一种可选的实施方式中，所述升压站主体和所述防沉板板体中的一个设有定位块，另一个设有与所述定位块相适配的定位槽，所述定位块和所述定位槽设置于所述升压站主体和所述防沉板板体相对设置的端面上。

5、有益效果：通过定位块和定位槽的相互配合，能够对升压站主体的位置进行限定，避免在海水的作用下发生移动，也避免升压站主体因移动而碰撞防撞板，保证海底轻量化升压站装置的正常运行。

6、在一种可选的实施方式中，所述海底轻量化升压站装置还包括桁架，所述桁架包括多个水平设置并首尾相连的第一连杆、多个竖直设置的第二连杆和多个倾斜设置的第三连杆；所述第一连杆与所述防撞板一一对应设置；所述第二连杆的一端连接于相邻两个所述第一连杆的连接处，另一端连接于所述防沉板板体的上表面；所述第三连杆的一端连接于所述第一连杆和所述第二连杆的连接处，另一端连接于相应的所述套筒组件处。

7、有益效果：防沉板板体上设置的桁架能够增加结构整体的稳定性，可有效抵抗地震等外界的作用力以及长期作用的循环荷载，使整个海底轻量化升压站装置更加稳定和可靠。

8、在一种可选的实施方式中，所述防撞板两两相对设置于所述防沉板板体的上表面，所述第二连杆设于相邻所述防撞板之间的间隔内；所述第二连杆的高度高于所述防撞板的高度。

9、有益效果：防撞板与第二连杆相互配合，能够对升压站主体形成更大的保护范围，降低海底生物的撞击升压站主体的可能性。此外，第二连杆的高度高于所述防撞板的高度，以便于将第一连杆组成的框架安装在防撞板上方空间，能够阻止越过防撞板的生物对升压站主体造成损伤，进一步增大对升压站主体的保护覆盖面积。

10、在一种可选的实施方式中，所述第三连杆上设有减震组件。

11、有益效果：第三连杆上设有减震组件，在发生地震时，能进一步吸收由海床传来并作用于固定桩上的地震荷载的能量，减少地震荷载对海底轻量化升压站装置的影响，提高结构的安全性和稳定性，延长海底轻量化升压站装置的使用寿命。

12、在一种可选的实施方式中，所述减震组件为液压阻尼器，所述第三连杆包括一对第三子连杆，所述液压阻尼器连接于一对所述第三子连杆之间。

13、有益效果：通过引入液压阻尼器，可以提供额外的能量耗散和衰减机制，降低共振风险，增加海底轻量化升压站装置的稳定性。

14、在一种可选的实施方式中，所述第一连杆围成的空间上方设有第一遮挡板，所述第一遮挡板的四周设有朝向所述防撞板倾斜设置的第二遮挡板，所述第二遮挡板位于所述第二连杆的周侧，且每个所述第二遮挡板通过支撑杆与所述防沉板的上表面相连接。

15、有益效果：本发明通过设置第一遮挡板和第二遮挡板，能够防止升压站主体的上方受到海底流的冲刷以及海底生物等的撞击，避免对升压站主体造成损坏。

16、在一种可选的实施方式中，相邻所述第二遮挡板之间设有加筋杆。

17、有益效果：本发明中，通过加筋杆对相邻的两个第二遮挡板进行加固，使连接后的第二遮挡板能够承受更大的力和负载。

18、在一种可选的实施方式中，所述支撑杆通过连接环与所述防沉板相连接。

19、有益效果：本发明通过连接环使支撑杆与防沉板相连接，可以增加支撑杆与防沉板之间的连接可靠性和稳定性。此外，连接环可以分散连接点处的应力集中，减少局部应力对支撑杆与防沉板的影响。

20、在一种可选的实施方式中，所述固定桩的一端设有与该端连通的空腔，所述固定桩远离所述空腔的一端设于所述套筒组件内，且所述固定桩远离所述空腔的一端设有适于密封所述空腔的顶盖；所述套筒组件设于所述防沉板板体的拐角处。

21、有益效果：通过在固定桩内设置与其下端连通的空腔，能够降低固定桩的重量，且相对于实心固定桩，本发明中的固定桩能够减少打桩过程中的土壤挤压量，降低施工难度，提高施工效率。且在固定桩安装完成后，土壤进入到空腔内，能够与桩身形成紧密的连接，可以增加固定桩的抗侧移能力，使其在承受侧向力或水平力时更加稳定。此外，固定桩远离空腔的一端设有顶盖，能够增加打桩机与固定桩的接触面积，使打桩机施加的力能够更加有效地传递到固定桩上，提高打桩的效率。进一步地，将套筒组件设于防沉板板体的拐角处，即将固定桩设于防沉板板体的拐角处，能够增强整个结构的稳定性，减少其受到海洋力量影响时的变形和摇晃。

22、在一种可选的实施方式中，所述固定桩的一端的外表面盘绕有螺旋叶片，另一端设于所述套筒组件内；所述螺旋叶片的直径小于所述套筒组件的内壁直径。

23、有益效果：带有螺旋叶片的固定桩的施工过程相对简单快速，通常使用特殊的设备(如螺旋锚钻机)将其旋进入地下，且在此过程中，对原状土破坏小，能充分发挥原状土的承载力。

24、在一种可选的实施方式中，所述固定桩远离所述防沉板的一端为锥形端面。

25、有益效果：锥形端面可以增加桩与土壤的摩擦力和抗拔能力。当锥形端面穿透地层时，它可以有效地提供较大的侧向摩擦力，从而增加桩身的承载能力。此外，锥形端面还可以增大桩与土壤接触面积，使承载力更均匀地传递到土壤中。

26、在一种可选的实施方式中，所述套筒组件包括多个并列设置的套筒，所述固定桩的一端一一对应固定设于所述套筒内。

27、有益效果：采用多个套筒，即可采用多个小直径的固定桩，从而减少安装过程中的土壤挤压量，降低施工难度，提高施工效率。

28、在一种可选的实施方式中，所述防撞板的高度高于所述升压站主体的高度。

29、有益效果：可理解的是，防撞板的高度高于升压站主体的高度，能够避免越过防撞板的生物或海底滑坡对海底轻量化升压站装置造成损失，进一步保护海底轻量化升压站装置。

30、对升压站主体造成损伤，进一步增大对升压站主体的保护覆盖面积。

31、在一种可选的实施方式中，所述防沉板板体上设有多个吊耳。

32、有益效果：防沉板板体上设置多个吊耳，能够使安装船上的吊装设备通过吊耳对防沉板板体进行吊装，使其缓慢沉放至海床上。

33、在一种可选的实施方式中，所述升压站主体上设有电缆槽，所述电缆槽适于通过电缆与风力发电机相连接。

34、有益效果：升压站主体通过电缆与风力发电机相连接，能够将风力发电机中产生的电能输送至升压站主体中进行升压，降低电能的损耗。

35、在一种可选的实施方式中，所述防撞板朝向所述升压站主体的方向设置有通孔，适于穿过所述电缆。

36、有益效果：电缆穿过防撞板上的通孔后，在升压站主体上的电缆槽相连接，能够可以减小电缆直接从防撞板上方绕过时产生的屈曲，减小电缆的疲劳损伤，提高结构的寿命，优化了线路布局。

37、在一种可选的实施方式中，相邻所述套筒组件之间设有裙板，所述裙板垂直设于所述防沉板板体的下表面。

38、有益效果：当防沉板板体沉放至海床上时，裙板插入海床内，形成固定连接，能够防沉板板体的抗滑移能力，降低了安全风险。裙板的结构简单，安装方便，使用成本低。

39、第二方面，本发明还提供了一种海上发电系统，包括：

40、风力发电机；

41、上述的海底轻量化升压站装置，所述升压站主体通过电缆与所述风力发电机连接。

42、有益效果：可以理解的是，由于升压站主体位于海床上，相对于现有的海上升压站，本发明中的海底轻量化升压站装置能够减少与风力发电机连接的电缆使用量，降低成本，且降低电能损耗。

43、此外，本发明中的海上发电系统具有上述海底轻量化升压站装置的全部优点，在此不再赘述。