用于海上應用的多渦輪風力發電平臺制造技術

一種用于海上發電的浮式多渦輪機風力發電平臺(1)，其中，所述平臺(1)具有在一延伸方向上的大致細長的形狀并且附接至至少兩個系泊點(41，42，43，44，45，46)，該系泊點適于將處于操作地點的平臺相對于系泊點(41，42，43，44，45，46)固定在一初始位置。所述平臺(1)包括用于使平臺圍繞基本豎直的第一軸線(z1)旋轉的旋轉裝置(MR1)并且還包括沿基本上與平臺的延伸方向一致的直線上布置的至少兩個風力渦輪機(3)，每個風力渦輪機(3)包括結構支撐部件(6)和轉子部件(4)。所述轉子部件(4)附接至機艙(nacelle)(5)，該機艙布置成使用用于機艙的旋轉裝置(MR2)進行旋轉。平臺(1)還包括控制裝置(C)，該控制裝置布置成控制用于平臺的旋轉裝置(MR1)以僅在偏離初始風向(WDO)的某些檢測到的風向期間使平臺旋轉并將平臺(1)的旋轉限制為距初始位置最多90°，優選最多±45°。本發明專利技術還涉及一種用于將布置在根據上述的浮式多渦輪機風力發電平臺上的風力渦輪機的轉子部件對準為基本垂直于風向的方法和系統。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術總體上涉及一種用于海上發電的浮式多渦輪風力發電平臺。
技術介紹
用于在海上環境中生產可再生能量的解決方案經受惡劣的天氣條件，其使得組裝和維護成為困難的任務。為了承受由天氣條件施加的力，海上結構必須是剛性結構。此外，由于建造要求和應用區域，海上結構通常具有很大的尺寸。在現有技術中，已知在海上環境中布置風力渦輪機以利用通常有利的風力條件用于發電。關于通常使用的和本領域技術人員已知的風力渦輪機的布置方式，現有技術提出了不同的解決方案。例如，風力渦輪機以各模式分散在海洋中的獨立平臺或地基上或在容納多個風力渦輪機的大平臺上。現有技術的平臺被設計成或者用于容納單個風力渦輪機，或者以風力渦輪機被布置在平臺上的方式設計，其中，由于整個平臺被旋轉成與風對準，所以風從基本恒定的方向接近平臺。風力渦輪機之間的干擾由例如風力渦輪機的轉子葉片的轉子部件后側產生的尾流造成。該尾流是由轉子部件的旋轉產生的湍流，并且從風力渦輪機向后延伸很大距離。尾流的湍流隨著與渦輪相距的距離而減弱。為了避免在尾流與風力渦輪機之間的干擾，風力渦輪機通常布置成彼此相距很大距離，以防止這種干擾。當在海上環境中應用時，這對多渦輪風力平臺產生很大尺寸要求。在現有技術中，布置風力渦輪機、結構支撐部件、轉子部件、發電機部件和機艙(nacelle)也是已知的，其中，所述機艙布置在所述結構支撐部件上，并且機艙適于旋轉以便使轉子部件與風對準。盡管一些風向比其它風向更常見，通過機艙旋轉使風力渦輪機獨立于風向起作用是有益的，該機艙旋轉通過上述設計是可能的。不同的風向產生的問題是：如果發生干擾，由于增大的磨損和損失發電的風險，風力渦輪機之間的距離要求至少為從最不利的風向的要求的距離。這意味著如果風力渦輪機相對于彼此沿延長線分布，則風力渦輪機之間的距離需要超過干擾范圍，即，在該范圍之外，尾流降低足夠多以使新渦輪機進行有益的運轉。現有技術對于這個問題提出的一種解決方案是圓形、六邊形或三角形形式的平臺，該平臺可圍繞中軸線旋轉360°。因此，獨立于風向，尾流與其它轉子部件之間的距離被保持為一恒定長度。因此在所有風力渦輪機之間使用的最小距離產生一個相對節省空間的解決方案。然而，這種設計仍然需要很大尺寸的平臺，且生產方法可以被改進。例如，在多渦輪風力發電平臺的生產期間，標準船塢被用于生產獨立部件。然而，由于在上述解決方案中的平臺的尺寸和形式與傳統船舶的形狀因數和形狀顯著不同，所以平臺的完成不能在這種碼頭內進行。現有技術解決這個問題通過一種并不有益的方式，即通過使用將平臺從船塢移除并放置在平靜的水中以用于最終組裝的解決方案。在例如船塢的受控區域之外進行組裝會顯著增加與操作相關的風險。這些風險包括例如惡劣天氣、惡劣的工作條件、操作困難以及起重機和工具的使用受限。除了增加風險之外，該組裝方法還導致對初始生產中的公差要求的增加。現有技術提出的解決方案還包括多個額外的缺點。在完成任意類型的平臺后，必須將平臺重新定位到最終生產地點。最終生產地點是海上位置，并且一般的過程是通過一個或多個拖船將平臺拖到位。這是一個伴隨著通常取決于時間的高成本和風險的精細過程。因為生產時間損失和天氣條件變化的風險，所以運輸時間與風險因數成比例。如本領域技術人員所理解的，僅僅由于形狀，通常難以在水中拖曳圓形、三角形或六邊形結構。因此，現有技術中已知的結構相對于其可被拖曳的速度而受限。除了低運輸速度之外，許多商業海運路線包括對于船只通過的寬度限制，例如蘇伊士運河和巴拿馬運河，其對于傳統風力渦輪機平臺而言過窄以至于不能通過。這增加了在那些本可被利用的運河水域中移動平臺的重新定位的時間。鑒于上述問題和現有技術解決方案，提供解決至少一些所識別的限制而不損害多渦輪設計優點的海上風力渦輪機平臺將是有利的。
技術實現思路
本專利技術的一個目的是提供一種用于發電的海上多渦輪風力發電站，其具有的風力渦輪機以節省空間的方式布置，從而防止尾流干擾，同時不超過通用船塢以及商業海路的最大寬度要求。這些目的通過如所附權利要求中闡述的多渦輪風力發電平臺、方法和系統來實現。因此，本專利技術涉及一種用于海上發電的浮式多渦輪機風力發電平臺，其中，所述平臺具有在一延伸方向上的大致細長的形狀并且附接至至少兩個系泊點，該系泊點適于通過在至少兩個平臺連接點與平臺連接的附接裝置將處于操作地點的平臺相對于所述系泊點固定在一初始位置。所述平臺包括用于使平臺圍繞基本豎直的第一軸線旋轉的旋轉裝置并且還包括沿基本上與平臺的延伸方向一致的直線布置的至少兩個風力渦輪機，每個風力渦輪機包括結構支撐部件和布置成圍繞基本水平的軸線旋轉的轉子部件。所述轉子部件附接至機艙，該機艙被布置成使用用于機艙的旋轉裝置而圍繞基本豎直的第二軸線旋轉。本專利技術的其特征在于，平臺包括控制裝置，該控制裝置布置成控制用于平臺的旋轉裝置以僅在偏離定義為當處于初始位置時與平臺的伸長方向基本垂直的方向的初始風向的某些檢測到的風向期間使平臺旋轉，并將平臺的旋轉限制為距初始位置最多90°，優選地為最多±45°。在一個實施例中，所述用于機艙的旋轉裝置和用于平臺的旋轉裝置適于協作使風力渦輪機的轉子部件調整為基本垂直于所檢測的實際風向。在一個實施例中，控制裝置可用于控制用于平臺的旋轉裝置和用于機艙的旋轉裝置兩者。因此，平臺和機艙適于旋轉以防止在所述轉子部件后面產生的尾流與附近布置的風力渦輪機的轉子部件之間的干擾。平臺適于在距所述初始平臺位置大約±45°之間旋轉，以便能夠在兩個尾流之間不產生干擾的前提下覆蓋所有風向。然而，較小的旋轉角度也是可能的。通過平臺和機艙二者的旋轉，機艙的旋轉被限制為它們的尾流不會與浮式多渦輪機風力發電平臺上的相鄰風力渦輪機的轉子部件干擾的角度。如前文描述的，這通過旋轉機艙和平臺的組合來實現。平臺的旋轉是基于與平臺所漂浮的水面基本平行的平面，并且機艙的旋轉是基于與平臺的旋轉平面平行的平面。將平臺的旋轉自由度限制為總共90°的一個優點是在不具有附接至平臺的先進旋轉裝置的前提下可以使用多個系泊點。例如，如果平臺應該旋轉360°，則系泊裝置必須是柔性的，使得平臺可以圍繞其自身的軸線旋轉，而不移動系泊裝置。這產生了問題并且為了實現該目的而添加了明顯更復雜的解決方案。通過限制平臺的旋轉，可以使用具有固定長度的附接裝置的固定系泊裝置而不產生任何上述問題。在平臺的一個實施例中，用于機艙的旋轉裝置或用于平臺的旋轉裝置適于單獨使用或一起使用，以用于當風從在定義為距初始風向大約±45°的第一扇區或定義為距初始風向大約135°至225°的第二扇區內的風向吹動時，使風力渦輪機的轉子部件對準為基本垂直于實際風向，并且其中，用于機艙的旋轉裝置適于與用于平臺的旋轉裝置協作，以用于當風從在定義為距初始風向大約45°至135°的第三扇區和定義為距初始風向大約225°至315°的第四扇區內的風向吹動時將風力渦輪機的轉子部件對準為基本垂直于實際風向，使得平臺從初始平臺位置旋轉最大90°，優選最多大約±45°，并且機艙旋轉剩余的順時針角度，直到轉子部件對準為基本垂直于實際風向。對于處于0°的機艙的初始位置，即，基本平行于平臺的延伸方向，當尾流方向基本垂直于平臺并且尾流彼此平行時，干擾的風險非常有限。尾流從轉子部件指向后方，該轉子部件與本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于海上發電的浮式多渦輪機風力發電平臺(1)，其中，所述平臺(1)具有在一延伸方向上的大致細長的形狀，并且所述平臺附接至至少兩個系泊點(41，42，43，44，45，46)，所述系泊點適于通過在至少兩個平臺連接點(49)與所述平臺(1)連接的附接裝置(47)將處于操作地點的所述平臺相對于所述系泊點(41，42，43，44，45，46)固定在一初始位置，所述平臺(1)包括用于使所述平臺圍繞基本豎直的第一軸線(z1)旋轉的旋轉裝置(MR1)，還包括基本上沿與所述平臺的延伸方向一致的直線布置的至少兩個風力渦輪機(3)，并且所述至少兩個風力渦輪機(3)均包括結構支撐部件(6)和布置成圍繞基本水平的軸線(x)旋轉的轉子部件(4)，所述轉子部件(4)附接至機艙(nacelle)(5)，所述機艙被布置成使用用于機艙的旋轉裝置(MR2)而圍繞基本豎直的第二軸線(z2)旋轉，其特征在于，平臺(1)包括控制裝置(C)，所述控制裝置布置成控制用于平臺的旋轉裝置(MR1)以僅在偏離定義為當處于初始位置時與平臺的伸長方向基本垂直的方向的初始風向(WDO)的某些檢測到的風向期間使平臺旋轉，并將平臺(1)的旋轉限制為距初始位置最多90°，優選地為最多±45°。...

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.07.11 SE 1450889-91.一種用于海上發電的浮式多渦輪機風力發電平臺(1)，其中，所述平臺(1)具有在一延伸方向上的大致細長的形狀，并且所述平臺附接至至少兩個系泊點(41，42，43，44，45，46)，所述系泊點適于通過在至少兩個平臺連接點(49)與所述平臺(1)連接的附接裝置(47)將處于操作地點的所述平臺相對于所述系泊點(41，42，43，44，45，46)固定在一初始位置，所述平臺(1)包括用于使所述平臺圍繞基本豎直的第一軸線(z1)旋轉的旋轉裝置(MR1)，還包括基本上沿與所述平臺的延伸方向一致的直線布置的至少兩個風力渦輪機(3)，并且所述至少兩個風力渦輪機(3)均包括結構支撐部件(6)和布置成圍繞基本水平的軸線(x)旋轉的轉子部件(4)，所述轉子部件(4)附接至機艙(nacelle)(5)，所述機艙被布置成使用用于機艙的旋轉裝置(MR2)而圍繞基本豎直的第二軸線(z2)旋轉，其特征在于，平臺(1)包括控制裝置(C)，所述控制裝置布置成控制用于平臺的旋轉裝置(MR1)以僅在偏離定義為當處于初始位置時與平臺的伸長方向基本垂直的方向的初始風向(WDO)的某些檢測到的風向期間使平臺旋轉，并將平臺(1)的旋轉限制為距初始位置最多90°，優選地為最多±45°。2.根據權利要求1所述的用于海上發電的浮式多渦輪機風力發電平臺(1)，其中，所述用于機艙的旋轉裝置(MR2)和用于平臺的旋轉裝置(MR1)適于協作使風力渦輪機的轉子部件對準為基本垂直于所檢測的實際風向。3.根據權利要求2所述的用于海上發電的浮式多渦輪機風力發電平臺，其中，用于機艙的旋轉裝置(MR2)或用于平臺的旋轉裝置(MR1)適于單獨使用或一起使用，以用于當風從在定義為距初始風向大約±45°的第一扇區(141)或定義為距初始風向大約135°至225°的第二扇區(142)內的風向吹動時，使風力渦輪機的轉子部件對準為基本垂直于實際風向，并且其中，用于機艙的旋轉裝置(MR2)適于與用于平臺的旋轉裝置(MR1)協作，以用于當風從在定義為距初始風向大約45°至135°的第三扇區(143)和定義為距初始風向大約225°至315°的第四扇區(144)內的風向吹動時將風力渦輪機的轉子部件對準為基本垂直于實際風向，使得所述平臺從初始平臺位置旋轉最大90°，優選最多大約±45°，并且機艙旋轉剩余的順時針角度，直到轉子部件對準為基本垂直于實際風向。4.根據權利要求1-3中任一項所述的用于海上發電的浮式多渦輪機風力發電平臺，其中，所述用于平臺的旋轉裝置(MR1)包括至少兩個絞盤，所述絞盤布置成沿著所述附接裝置(47)的長度移動至少一個平臺連接點(49)。5.根據權利要求1-4中任一項所述的用于海上發電的浮式多渦輪機風力發電平臺，其中，所述平臺(1)...

【專利技術屬性】
技術研發人員：弗雷德里克·馮赫蘭，
申請(專利權)人：赫克斯康公司，
類型：發明
國別省市：瑞典;SE