一种海上风电减摇平台

本发明涉及海上风电平台，具体为一种海上风电减摇平台。

背景技术：

1、海洋能是重要的可再生能源，海洋能的开发和利用是保障能源安全、保护生态环境、应对气候变化问题的客观要求，符合我国海洋强国需求。海洋能中的风能具有分布广泛、能量密度大、发电效率高、有效时间长和对环境影响小等优点。其在社会经济和环境层面的巨大潜力和战略附加值，使其成为将在脱碳过程中发挥关键作用的可再生能源之一。20世纪以来，政府提出建设“海洋强国”的战略目标，旨在提高对海洋的开发、利用、保护。与陆地相比，海上没有障碍物限制其路径，其风速和频率更高且更稳定，可带动海洋经济的大力发展。故我国政府对风能这一可再生能源的开发扶持力度的不断加大，国内各种风电设备都已经逐渐走向国产化。随着近海资源的开发趋于饱和，其开发也从近海逐渐向深远海进军。海上风电资源逐渐被开发利用，基于浮动结构而非固定结构的浮动海上风电提供了新的机会和替代方案。它允许将风力涡轮机部署在更大、更深、具有更高风能的深海区域，从而为更远的离岸站点打开了大门，使得深远海风电资源的开发有了可能。

2、在台风条件下，极端恶劣的风浪环境会给浮式风机的生存带来巨大威胁，引发结构疲劳、系泊断裂、主体破坏甚至平台倾覆。因此，保证浮式风机在风浪作用下的稳定性，对保证浮式风机的工作效益和作业安全具有重要意义。以提升浮式风机在风浪环境中的运动稳定性和抗台风性能为目标，达到降本增效的目的，需要通过创新技术手段和科学设计，一方面，保障浮式风机处于高效的作业状态，增加风电机组的发电效益；另一方面，减少浮式风机排水量和系泊缆索数量方面过度冗余的需求，来有效降低浮式基础和系泊系统的建造、安装和运维成本。与传统海洋石油平台采用的解决方案类似，浮式风机当前主要通过增大浮式基础排水量和系泊缆索数量，来增强风机在风浪中的稳定性，但这也导致了其建造成本的急剧增加，浮式基础和系泊系统的制造成本约占浮式风机总成本的30％。

3、近年来，采用调谐液柱阻尼器(tlcd)技术的浮动结构减振已经引起了海洋工程领域学者们的广泛重视。tlcd通过提供与外场荷载相反相位的内部荷载(反向作用力)，在一定程度上抑制浮式结构在风浪中的运动响应，起到提升浮式结构抵御风浪能力的作用。

4、一些学者提出构想，将tlcd安装于风机的浮式基础，并开展了一系列的研究，研究了tlcd对张力腿浮式风机的减振作用效果，发现tlcd对浮式基础纵荡运动的抑制有明显效果。研究所关注的tlcd主要为被动式阻尼器，而浮式风机常年系泊于深远海域，海洋动力环境复杂多变，被动式tlcd的减摇效果有限。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种海上风电减摇平台，通过主动调控液体载量，实时适应海洋环境，提高了平台的稳定性、抗风浪和抗台风能力，同时降低建设成本和提高了发电效率。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种海上风电减摇平台，包括：

3、浮动基础，用于支撑平台的上部结构；

4、系泊系统，用于系泊和稳定浮式基础；

5、储液舱，所述储液舱至少为三个，多个所述储液舱嵌于浮动基础内部；

6、液流管路，所述液流管路连接相邻两个储液舱，多个所述液流管路将多个储液舱串联；

7、储液流动装置，多个所述储液流动装置分别设置于多个液流管路内部，用于分别调节多个储液舱的载液量；

8、气动管路，多个所述气动管路分别将多个储液舱并联至气压阀控；

9、主动控制系统，配置在平台上，用于监测平台的运动数据并分别控制多个储液舱的载液量。

10、优选的，所述浮动基础包括浮箱，所述浮箱上侧固定连接有多个立柱，多个所述储液舱分别设置于多个立柱内，多个所述立柱上侧通过支撑平台相连，所述支撑平台用于安装风力发电机本体，所述液流管路设置在浮箱内，所述气动管路设置于支撑平台内。

11、优选的，所述储液流动装置包括两个反向设置的螺旋桨，两个所述螺旋桨分别设置于液流管路内部，两个所述螺旋桨分别通过主动控制系统控制其启停以及转速。

12、优选的，所述主动控制系统包括：

13、传感器组件，用于接收和处理浮动基础运动数据；

14、计算控制单元，用于根据传感器组件的数据预测控制力大小并发出控制信号；

15、伺服电机，多个所述伺服电机分别连接多个螺旋桨，用于根据计算控制单元的控制信号控制螺旋桨转动。

16、优选的，所述传感器组件包括倾角传感器和加速度传感器。

17、优选的，所述储液舱内均设置有容积调节机构，用于根据平台的运动来调节储液舱的载液量，进一步减小平台的摇晃幅度。

18、优选的，所述容积调节机构包括活塞板，所述活塞板滑动连接在储液舱内壁，所述储液舱上侧固定连接有伸缩装置，所述伸缩装置连接在活塞板一侧，用于带动活塞板在储液舱内滑移，所述活塞板将储液舱内腔分隔为第一储腔和第二储腔，所述第一储腔和第二储腔之间通过调节管连接，所述调节管设置在储液舱外部。

19、优选的，所述伸缩装置与计算控制单元相连，用于根据平台的运动来调节储液舱的载液量。

20、本发明提供了一种海上风电减摇平台。具备以下有益效果：

21、1、本发明通过主动调控液体载量，实时适应海洋环境，提高了平台的稳定性、抗风浪和抗台风能力，同时降低了建设成本和提高了发电效率。

22、2、本发明主动控制系统通过不断分析运动数据和计算控制力，会具有一定的自适应性，能够根据不同情况调整控制策略，能够迅速响应平台的运动情况。

23、3、本发明容积调节机构可以根据传感器组件获取的平台运动数据来进行调节，以实现对平台摇晃幅度的进一步控制。如果平台倾斜或发生加速度变化，容积调节机构可以增加储液舱内的液体容积，从而增加平台的稳定性。如果平台处于平衡状态或受到较小的运动干扰，容积调节机构可以减少储液舱内的液体容积，以防止液体流动过多引起过度阻尼。容积调节机构能够实时响应平台的运动情况，根据不同的运动状态调整液体容积，从而在不同情况下保持平台的稳定性。

技术特征：

1.一种海上风电减摇平台，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种海上风电减摇平台，其特征在于，所述浮动基础(10)包括浮箱(11)，所述浮箱(11)上侧固定连接有多个立柱(12)，多个所述储液舱(30)分别设置于多个立柱(12)内，多个所述立柱(12)上侧通过支撑平台(13)相连，所述支撑平台(13)用于安装风力发电机本体，所述液流管路(40)设置在浮箱(11)内，所述气动管路(60)设置于支撑平台(13)内。

3.根据权利要求1所述的一种海上风电减摇平台，其特征在于，所述储液流动装置(50)包括两个反向设置的螺旋桨，两个所述螺旋桨分别设置于液流管路(40)内部，两个所述螺旋桨分别通过主动控制系统(70)控制其启停以及转速。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种海上风电减摇平台，其特征在于，所述主动控制系统(70)包括：

5.根据权利要求4所述的一种海上风电减摇平台，其特征在于，所述传感器组件(71)包括倾角传感器(711)和加速度传感器(712)。

6.根据权利要求5所述的一种海上风电减摇平台，其特征在于，所述储液舱(30)内均设置有容积调节机构(80)，用于根据平台的运动来调节储液舱(30)的载液量，进一步减小平台的摇晃幅度。

7.根据权利要求6所述的一种海上风电减摇平台，其特征在于，所述容积调节机构(80)包括活塞板(81)，所述活塞板(81)滑动连接在储液舱(30)内壁，所述储液舱(30)上侧固定连接有伸缩装置(82)，所述伸缩装置(82)连接在活塞板(81)一侧，用于带动活塞板(81)在储液舱(30)内滑移，所述活塞板(81)将储液舱(30)内腔分隔为第一储腔(31)和第二储腔(32)，所述第一储腔(31)和第二储腔(32)之间通过调节管(83)连接，所述调节管(83)设置在储液舱(30)外部。

8.根据权利要求7所述的一种海上风电减摇平台，其特征在于，所述伸缩装置(82)与计算控制单元(72)相连，用于根据平台的运动来调节储液舱(30)的载液量。

技术总结
本申请涉及海上风电平台领域，公开了一种海上风电减摇平台，包括浮动基础，用于支撑平台的上部结构；系泊系统，用于系泊和稳定浮式基础；储液舱，所述储液舱至少为三个，多个所述储液舱嵌于浮动基础内部；液流管路，所述液流管路连接相邻两个储液舱，多个所述液流管路将多个储液舱串联；储液流动装置，用于分别调节多个储液舱的载液量；气动管路，多个所述气动管路分别将多个储液舱并联至气压阀控；主动控制系统，配置在平台上，用于监测平台的运动数据并分别控制多个储液舱的载液量。本发明通过新型TLCD主动减摇系统主动调控液体载量，实时适应海洋环境，提高了平台的稳定性、抗风浪和抗台风能力，同时降低了建设成本和提高了发电效率。

技术研发人员：毛鸿飞,赫岩莉,杨蕙,何栋彬,林金波,田正林,张崇伟,袁剑平,吴光林,马英超,纪然
受保护的技术使用者：广东海洋大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15