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【風(fēng)能】漂浮型風(fēng)電機(jī)組與海上漂浮型風(fēng)電站
(時間:2012-5-16 16:40:36)

  海上風(fēng)力強(qiáng)勁穩(wěn)定,尤其是在遠(yuǎn)離海岸的區(qū)域風(fēng)能就更加強(qiáng)大;遠(yuǎn)海海域可建設(shè)海上風(fēng)電的區(qū)域廣泛,擁有極其巨大的風(fēng)電開發(fā)空間潛力。此外多數(shù)國家沿海區(qū)域又均是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),對于電力需求常年旺盛。
  然而,沿用現(xiàn)有整機(jī)形態(tài)的風(fēng)電機(jī)組去發(fā)展近海海上風(fēng)電并非易事,用其開發(fā)遠(yuǎn)海深海區(qū)域的風(fēng)能更是無法實現(xiàn),而采用漂浮型海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組將是最理想、最方便、最廉價的選擇,是海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展方向。但是發(fā)展漂浮型風(fēng)力發(fā)電如果仍然沿用現(xiàn)有整機(jī)形態(tài)與出力方式的風(fēng)機(jī)也將難于形成優(yōu)質(zhì)化的效果,甚至無法正常使用。
  發(fā)展海上風(fēng)電實現(xiàn)風(fēng)機(jī)單機(jī)大型化設(shè)計是必然選擇,但現(xiàn)有垂直軸風(fēng)機(jī)均難于實現(xiàn)大型化設(shè)計,而采用現(xiàn)有水平軸風(fēng)機(jī)在其大型化設(shè)計后將與浮動基礎(chǔ)條件之間形成嚴(yán)重的力學(xué)原理的對立背離,即:風(fēng)機(jī)功率越大,浮動設(shè)計越難。因為風(fēng)機(jī)功率越是加大將導(dǎo)致葉片大幅度延長,還將迫使塔架加高導(dǎo)致風(fēng)機(jī)頂部水平方向乘風(fēng)推力加大,從而形成了杠桿式撬動基礎(chǔ)力量的加劇放大,將使塔架強(qiáng)度的要求加大,將使浮動基礎(chǔ)容易破壞,更易引發(fā)整體性質(zhì)的傾斜倒塌。
  此外,當(dāng)前風(fēng)機(jī)的發(fā)電機(jī)設(shè)備全部是在頂部設(shè)置,形成了頭重腳輕的整體重量分布格局,在浮動基礎(chǔ)條件下風(fēng)機(jī)頂部重中稍微偏離垂直中心就將形成杠桿式超級放大的傾斜倒塌力量,導(dǎo)致其難于在單一浮動基礎(chǔ)上形成穩(wěn)定的設(shè)置。
  采用多機(jī)相互連接組合形成大面積的剛性浮動基礎(chǔ)是解決上述問題的唯一出路,但是當(dāng)前的大型風(fēng)機(jī)風(fēng)輪葉片偏航旋轉(zhuǎn)占用空間很大,其將導(dǎo)致兩個風(fēng)機(jī)之間必須具備很遠(yuǎn)的設(shè)計距離,在上述杠桿式巨大撬動基礎(chǔ)力矩下及形成的傾斜倒塌力量作用下將導(dǎo)致兩個浮動體之間的連接結(jié)構(gòu)與連接材料在巨大風(fēng)浪下難于實現(xiàn)穩(wěn)固安全設(shè)計與安全應(yīng)用。
  如果將兩個機(jī)組之間的連接結(jié)構(gòu)采用超級加強(qiáng)設(shè)計,又將導(dǎo)致在風(fēng)機(jī)出力形成能力不大的情況下漂浮型風(fēng)電機(jī)組整體重量巨大、整體成本巨大,這將與浮動設(shè)計的初衷形成嚴(yán)重的背離,甚至難于實現(xiàn)浮動設(shè)計。
  此外,現(xiàn)有風(fēng)機(jī)葉片沒有回避臺風(fēng)、颶風(fēng)的調(diào)控結(jié)構(gòu)與調(diào)控能力也將導(dǎo)致在海上應(yīng)用過程中形成許多現(xiàn)實的困難問題與巨大危險。由此可見,優(yōu)質(zhì)化發(fā)展漂浮型海上風(fēng)電并非僅僅是浮動基礎(chǔ)的問題,更要有適合于海上漂浮型風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)機(jī)機(jī)型創(chuàng)新作為前提基礎(chǔ)!救后w化水平軸風(fēng)機(jī)海上浮動乘風(fēng)錨鏈固定也是一個問題,否則將吹跑】。
  漂浮型風(fēng)電機(jī)組與海上漂浮型風(fēng)力發(fā)電站發(fā)明專利創(chuàng)新技術(shù)可全部優(yōu)質(zhì)化滿足各種規(guī)模化海上漂浮型風(fēng)電發(fā)展需求,包括特大規(guī)模化海上漂浮型風(fēng)電發(fā)展需求,形成全新優(yōu)質(zhì)的應(yīng)用效果;漂浮型風(fēng)電機(jī)組與海上漂浮型風(fēng)力發(fā)電站可填補(bǔ)近海、遠(yuǎn)海海上風(fēng)能開發(fā)整機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的缺失與相關(guān)產(chǎn)品的市場空白。 

浮動風(fēng)電站俯視圖,下面是海水

漂浮型風(fēng)電機(jī)組與海上漂浮型風(fēng)電站

  漂浮型風(fēng)電機(jī)組是由大型立軸風(fēng)電機(jī)組與浮動基礎(chǔ)一體化緊密配合構(gòu)成,大型立軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)包括在機(jī)組中部設(shè)置塔架,在塔架的上部設(shè)有圍繞塔架旋轉(zhuǎn)的立式風(fēng)輪,在立式風(fēng)輪上通常均布設(shè)置4-6個旋轉(zhuǎn)風(fēng)力板,大直徑的風(fēng)輪可形成6-12個旋轉(zhuǎn)風(fēng)力板。在各個旋轉(zhuǎn)風(fēng)力板的外側(cè)排列設(shè)置通過推拉方式可一同實現(xiàn)迎風(fēng)一側(cè)展開大面積乘風(fēng)與逆風(fēng)一側(cè)收縮實現(xiàn)幾乎無阻力回轉(zhuǎn)周期性交替變化的排列葉片,其還可實現(xiàn)在迎風(fēng)一側(cè)時對于排列葉片開閉大小程度的控制變化,達(dá)成立式風(fēng)輪適應(yīng)風(fēng)力強(qiáng)弱變化及其形成出力能力變化的調(diào)控和實現(xiàn)將迎風(fēng)一側(cè)排列葉片也全部敞開的臺風(fēng)狀態(tài)調(diào)控,風(fēng)輪乘風(fēng)方向變化是以風(fēng)向標(biāo)方向變化為傳感器信號的自動控制。 
  通過上述調(diào)控過程形成的穩(wěn)定的立式風(fēng)輪乘風(fēng)旋轉(zhuǎn)出力由傳動齒輪組以及上下傳動軸的配合傳動傳遞到在浮動基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)置的發(fā)電機(jī)或多發(fā)電機(jī)調(diào)控系統(tǒng)上實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電能力,及再實現(xiàn)風(fēng)輪出力能力調(diào)控與多發(fā)電機(jī)調(diào)控系統(tǒng)發(fā)電機(jī)投入工作數(shù)量配合的雙重價值化調(diào)控,即:葉片調(diào)控是在發(fā)電機(jī)投入工作數(shù)量的梯級發(fā)電能力之間進(jìn)行微調(diào),達(dá)成無階梯的過渡。
  浮動基礎(chǔ)通常是由大型鋼結(jié)構(gòu)箱體構(gòu)成,浮動基礎(chǔ)箱體內(nèi)部設(shè)置大型立軸風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)或者多發(fā)電機(jī)調(diào)控系統(tǒng)(除了頂部調(diào)控排列葉片開閉程度與調(diào)控驅(qū)動對風(fēng)裝置的電機(jī)之外)的全部電器控制系統(tǒng)設(shè)備,在浮動基礎(chǔ)上設(shè)置通風(fēng)管路與傳動軸套管,傳動軸套管同時兼有通風(fēng)管(出氣)與支撐傳動齒輪箱的功能作用,而通風(fēng)管路(進(jìn)氣)同時兼有設(shè)備維護(hù)人員進(jìn)出浮動基礎(chǔ)內(nèi)發(fā)電機(jī)設(shè)備間的功能作用,在進(jìn)氣的通風(fēng)管路上設(shè)有遮蔽雨水過濾空氣的裝置,防止或者消除海水、鹽霧、雨水進(jìn)入設(shè)備機(jī)艙;浮動基礎(chǔ)多數(shù)箱體體積置于水面之下。
  海上漂浮型風(fēng)電站是由2個以上漂浮型風(fēng)電機(jī)組以多種不同形態(tài)組合形成的一體化整體設(shè)計,其是將漂浮型風(fēng)電機(jī)組的浮動基礎(chǔ)以不同組合形態(tài)相互連接形成的一體化組合體結(jié)構(gòu),通過多個漂浮型風(fēng)電機(jī)組的相互連接可形成更加穩(wěn)定的龐大整體組合基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),可抗拒深海巨大風(fēng)浪與形成更加高大的風(fēng)機(jī)形態(tài)與功率設(shè)計,滿足更大規(guī)模海上風(fēng)電發(fā)展的需求;由若干個海上漂浮型風(fēng)電站排列共同構(gòu)成小型、中型、大型漂浮型海上風(fēng)電場。
  海上漂浮型風(fēng)電機(jī)組的整體結(jié)構(gòu)技術(shù)優(yōu)勢與出力方式形成優(yōu)勢完全滿足了海上漂浮型風(fēng)電機(jī)組的關(guān)鍵性能要求,立式風(fēng)輪采用超薄排列葉片設(shè)計將導(dǎo)致風(fēng)輪重量較輕,從而形成上輕、下重、乘風(fēng)出力能力很大卻不會導(dǎo)致巨大的側(cè)面水平推力的形成,巨大乘風(fēng)出力不能形成頂部杠桿撬動基礎(chǔ)效應(yīng)及形成塔架被迫加高的需求形成的倒塌危險,風(fēng)機(jī)的出力調(diào)控范圍很大、擁有回避臺風(fēng)的調(diào)控手段、在風(fēng)機(jī)頂部設(shè)置避雷針可天然擁有避雷結(jié)構(gòu)等風(fēng)機(jī)整體綜合性能優(yōu)勢表現(xiàn)。
  漂浮型風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)輪可以通過排列葉片寬度、高度、旋轉(zhuǎn)力矩、風(fēng)力板數(shù)量設(shè)計輕松拓展能力,因此通常單機(jī)功率就可輕易達(dá)到5—20兆瓦,由于機(jī)組絕大多數(shù)重量均設(shè)置在水面之下,因此導(dǎo)致機(jī)組在水中將形成“漂流瓶、不倒翁”的力學(xué)效果,其浮動基礎(chǔ)與大型立軸風(fēng)電機(jī)組的優(yōu)質(zhì)化配合可導(dǎo)致相互利用、相得益彰的優(yōu)勢效果形成。
  而通過多機(jī)組合形成的海上漂浮型風(fēng)電站的各個機(jī)組之間的相互連接結(jié)構(gòu)由于其沒有抗拒因風(fēng)機(jī)頭重腳輕形成的巨大杠桿撬動效應(yīng)與倒塌力矩的巨大扭矩吃力的問題,各個漂浮型風(fēng)電機(jī)組之間又無需距離很遠(yuǎn)設(shè)置,因此導(dǎo)致安全穩(wěn)定長久的應(yīng)用,導(dǎo)致連接結(jié)構(gòu)與連接材料成本重量的降低,甚至還可形成非完全剛性的連接結(jié)構(gòu),導(dǎo)致大型浮動風(fēng)電站的各個機(jī)組形成與波浪共同起伏的波浪式整體柔性浮動狀態(tài),因此可抗拒滔天巨浪對于完全剛性的巨大漂浮平臺形成的淹沒式的沖擊。(文章主體內(nèi)容來自發(fā)明專利申請文件) 
 
 

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