本發(fā)明涉及一種浮臺式海上風(fēng)光組合發(fā)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，利用海上風(fēng)能與太陽能的互補發(fā)電特性，提高了海上單獨風(fēng)力發(fā)電或光伏發(fā)電的能源輸出功率穩(wěn)定性，減少了輸出功率的波動，同時提高了海上浮式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的運行穩(wěn)定性與安全性。

背景技術(shù)：

隨著目前能源危機與環(huán)境空氣污染問題日益突出，風(fēng)能和太陽能等可再生能源以其資源豐富、環(huán)境污染小等優(yōu)點將在未來能源格局中發(fā)揮重要的作用。風(fēng)能作為一種清潔能源近年來發(fā)展迅速，隨著陸上風(fēng)電開發(fā)潛力日趨枯竭，海上風(fēng)力發(fā)電近年來獲得了極大的重視與推廣，也日益成為一種具有戰(zhàn)略意義的新能源形式。然而，目前近海海域風(fēng)力發(fā)電機通常所采用的樁基礎(chǔ)或重力式基礎(chǔ)對海域深度變化較為敏感，并不適合應(yīng)用在水深較大的海域，因此在深海只能考慮采用浮式基礎(chǔ)來實現(xiàn)風(fēng)能資源的開發(fā)。然而，風(fēng)能具有隨機性、間歇性、能量波動大等特點，單獨的風(fēng)力發(fā)電的輸出功率波動大，在并網(wǎng)運行時會對電網(wǎng)造成沖擊。同時對于深遠海海域而言，海上風(fēng)機工作環(huán)境惡劣，所受荷載包括風(fēng)，波浪和流的聯(lián)合作用，這無疑會給海上浮式風(fēng)機結(jié)構(gòu)安全設(shè)計與運行穩(wěn)定性帶來巨大挑戰(zhàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述工程上的難點與問題，本發(fā)明提出一種浮臺式海上風(fēng)光組合發(fā)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，該方案能夠?qū)⒏∈交A(chǔ)從“高窄式”向“寬淺式”過渡，使得海上風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)具有更強的抗風(fēng)浪能力和更優(yōu)的浮性，從而保證其在深遠海海域運行穩(wěn)定性和安全性。同時，本方案也能充分利用太陽能與風(fēng)能的互補特性，采用風(fēng)光互補發(fā)電方式，以提高機組輸出功率的穩(wěn)定性，通過雙能互補協(xié)調(diào)與電能存儲方式減小對電網(wǎng)的沖擊。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種浮臺式海上風(fēng)光組合發(fā)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，包括風(fēng)力發(fā)電機、鋼制塔筒、基礎(chǔ)過渡段、光伏板、蓄電池、法蘭環(huán)、圓柱狀基礎(chǔ)、支撐鋼環(huán)、吸力錨、排水泵、固定纜繩，其中風(fēng)力發(fā)電機安置在鋼制塔筒上，鋼制塔筒下部設(shè)有基礎(chǔ)過渡段；圓柱狀基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)有封閉式空腔，空腔內(nèi)設(shè)有鋼制分倉板進行支撐；圓柱狀基礎(chǔ)上外圍設(shè)有兩圈支撐鋼環(huán)，在兩支撐鋼環(huán)上部安裝光伏板；兩支撐鋼環(huán)、光伏板與圓柱狀基礎(chǔ)上頂板形成一個封閉空間，蓄電池布置在這封閉空間內(nèi)。所述的排水泵布置在內(nèi)支撐鋼環(huán)與鋼制塔筒之間以及蓄電池所在封閉空間內(nèi)。所述的圓柱狀基礎(chǔ)平臺上的四點對稱布置有固定纜繩，其通過吸力錨與海底基床固定約束。

進一步的，基礎(chǔ)過渡段下部與圓柱狀基礎(chǔ)間采用法蘭環(huán)連接。

進一步的，圓柱狀基礎(chǔ)主體采用鋼材或混凝土制成。

進一步的，外側(cè)鋼環(huán)位于圓柱狀基礎(chǔ)上部最外沿，內(nèi)側(cè)鋼環(huán)高于外側(cè)鋼環(huán)，使光伏板呈一定角度傾斜。

進一步的，光伏板采用分塊布置方式，每塊可360度旋轉(zhuǎn)。

進一步的，流入內(nèi)支撐鋼環(huán)與鋼制塔筒之間、蓄電池所在封閉空間以及基礎(chǔ)封閉空腔內(nèi)的水流可通過排水泵排出。

本發(fā)明有益效果是：

本方案提出的一種浮臺式海上風(fēng)光組合發(fā)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)呈圓柱狀，通過基礎(chǔ)封閉空間和兩鋼環(huán)所圍成的體積提供浮式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)整體足夠的浮力，從而降低其隨波浪的慣性效應(yīng)，確保基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。基礎(chǔ)上光伏板的布置則可以充分利用太陽能與風(fēng)能的互補特性，采用風(fēng)光互補發(fā)電方式，降低輸出功率的波動。白天光照強時，主要以光伏板太陽能發(fā)電為主，風(fēng)力發(fā)電用做補償或能量存儲；晚上光照很弱，但由于地表溫差變化大，風(fēng)能有所加強，則主要以風(fēng)力發(fā)電為主，再通過蓄電池存儲的能量進行補償。光伏板呈環(huán)狀布置在塔筒四周，充分利用了基礎(chǔ)平臺上的空間。光伏板可360度旋轉(zhuǎn)，在降雨等不利天氣，光伏板可翻轉(zhuǎn)以延長其使用壽命。光伏板向外呈一定角度傾斜布置，一方面按年最佳傾角布置的光伏板比水平光伏板可接收更多的輻射能，另一方面傾角可以有效地減少流入基礎(chǔ)平臺內(nèi)側(cè)的水量而維持基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。若仍有一些水流入基礎(chǔ)上內(nèi)側(cè)支撐鋼環(huán)以內(nèi)或蓄電池所在封閉空間內(nèi)，則可通過排水泵排出而維持基礎(chǔ)穩(wěn)定?；A(chǔ)內(nèi)部空腔所進入的水流也可通過布置在基礎(chǔ)內(nèi)部的排水泵排出。本方案提出的一種浮臺式海上風(fēng)光組合發(fā)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)可以先在陸上完成整機的安裝調(diào)試，然后整體托運到指定海域安裝，這樣大大提高了施工效率。以上有益效果陳述說明本方案具有良好的工程實用前景。

附圖說明

圖1為一種浮臺式海上風(fēng)光組合發(fā)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；

圖2為一種浮臺式海上風(fēng)光組合發(fā)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖3為圓柱狀基礎(chǔ)內(nèi)分倉板布置圖。

圖中：1、風(fēng)力發(fā)電機；2、鋼制塔筒；3、基礎(chǔ)過渡段；4、圓柱狀基礎(chǔ)；5、光伏板；6、支撐鋼環(huán)；7、蓄電池；8、排水泵；9、固定纜繩；10、吸力錨；11、法蘭環(huán)；12、鋼制分倉板。

具體實施方式

為進一步了解本發(fā)明的創(chuàng)新點，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

請參閱圖1～圖3，該方案風(fēng)力發(fā)電機1直接與鋼制塔筒2相連，鋼制塔筒2通過基礎(chǔ)過渡段3與圓柱狀基礎(chǔ)4連接固定，基礎(chǔ)過渡段3與圓柱狀基礎(chǔ)4間則采用法蘭環(huán)11固定連接，以保證風(fēng)機整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。本方案包括圓柱狀基礎(chǔ)4上外沿的兩個支撐鋼環(huán)6以及布置在鋼環(huán)上多個可翻轉(zhuǎn)的太陽能光伏板5，兩鋼環(huán)相距一定合適距離，以便于在其上部安裝光伏板5。外側(cè)鋼環(huán)位于圓柱狀基礎(chǔ)4上部最外沿，且內(nèi)側(cè)鋼環(huán)高于外側(cè)鋼環(huán)，從而使光伏板5呈一定角度傾斜，這樣一方面可以保證光伏發(fā)電所需要的角度，另一方面則是可以減少進入到基礎(chǔ)中心部位的海上涌浪。光伏板5呈環(huán)狀傾斜分布在圓柱狀基礎(chǔ)4周圍。支撐鋼環(huán)6壁厚為100mm，光伏板5采用分塊布置方式，每塊可360度旋轉(zhuǎn)，光伏板5傾斜角為當(dāng)?shù)氐哪曜罴褍A角。圓柱狀基礎(chǔ)4的尺寸為直徑20m，高為4m,壁厚100mm。在本方案中，圓柱狀基礎(chǔ)4上部兩圈鋼環(huán)、所有光伏板5與圓柱狀基礎(chǔ)4的上頂板可形成一個封閉空間，蓄電池7布置在這封閉空間內(nèi)。圓柱狀基礎(chǔ)4平臺上的對稱四點通過固定纜繩9拉到海底基礎(chǔ)上并用吸力錨10固定。圓柱狀基礎(chǔ)4為鋼制，其內(nèi)部為封閉式空腔，空腔內(nèi)通過壁厚50mm的鋼制分倉板12進行支撐以提高基礎(chǔ)的抗風(fēng)浪能力。為了降低工程成本，圓柱狀基礎(chǔ)4材料也可采用混凝土，與同體積鋼材相比，其造價更低、重量更小。圓柱狀基礎(chǔ)4內(nèi)側(cè)和支撐鋼環(huán)6內(nèi)分別布置2臺和4臺排水泵，排水泵布置在內(nèi)鋼環(huán)與塔筒間及蓄電池所在封閉空間內(nèi)，用以排出隨波浪進入的水流以確保整個風(fēng)機結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。圓柱狀基礎(chǔ)4內(nèi)部空腔所進入的水流也需通過布置在基礎(chǔ)內(nèi)部的4臺排水泵排出。當(dāng)本方案涉及的浮臺式海上風(fēng)光組合發(fā)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)投放到海中后，圓柱狀基礎(chǔ)4和支撐鋼環(huán)6可以提供浮力并使得整個結(jié)構(gòu)的重心下移。結(jié)合固定纜繩9和吸力錨10的固定作用，使得風(fēng)機結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有一定的保證，提高了風(fēng)機結(jié)構(gòu)整體的抗風(fēng)浪能力。本方案通過布置光伏板5，采用風(fēng)光互補發(fā)電方式，可降低其輸出功率的波動，減小其對電網(wǎng)的沖擊。

當(dāng)然，本發(fā)明實施例中的具體結(jié)構(gòu)設(shè)置，只是對本發(fā)明實施方式的說明，并不起到對本發(fā)明的限制作用，只要屬于本發(fā)明的設(shè)計思路，并屬于顯而易見的改進，均應(yīng)在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。