一种漂浮式风电-光伏融合结构的制作方法

1.本发明涉及海上风电技术领域，特别涉及一种漂浮式风电-光伏融合结构。


背景技术：

2.目前海上风电逐步迈入深水海域，这对于漂浮式风机带来了发展机遇。目前40m水深采用的基本都是固定式基础，即：单桩基础、高桩承台、导管架等；深水海域若是采用漂浮式基础，会使得漂浮式风机成本非常昂贵，很难实现收益。此外，目前的漂浮式风机还存在如下问题：
3.1、漂浮式风机主要由系泊系统和浮式钢结构等组成，成本巨大，单纯采用风力发电很难实现平价；
4.2、漂浮式风机的浮式基础非常庞大，使用钢结构多且复杂，普遍重量在4000t以上。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种漂浮式风电-光伏融合结构，将光伏结合于漂浮式风电而组成了新型的风光复合结构，也相当于提供了一种漂浮式风电融合有光伏结构的漂浮式复合发电结构，从而便于实现风力发电和光伏发电的复合发电方式，这不仅可使得漂浮式风电在深海海域应用时有助于确保收益，而且还可使得光伏在深海海域应用时有利于降低成本。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种漂浮式风电-光伏融合结构，包括：漂浮式风电和光伏；
8.所述漂浮式风电包括：风机、塔架和浮式基础；
9.所述塔架和所述光伏分别安装于所述浮式基础上；
10.所述风机安装于所述塔架的顶部。
11.优选地，所述塔架安装于所述浮式基础的一个边角上；
12.所述光伏包括：光伏板；
13.所述光伏板安装于所述浮式基础远离所述边角的部分与所述塔架的外侧壁之间。
14.优选地，所述浮式基础为三角形浮式基础；
15.所述光伏板为三角形光伏板；
16.所述塔架安装于所述三角形浮式基础的第一边角上；
17.所述光伏板的第一端安装于所述塔架的外侧壁，第二端安装于所述三角形浮式基础的第二边角上，第三端安装于所述三角形浮式基础的第三边角上。
18.优选地，所述三角形浮式基础为三角形半潜式基础。
19.优选地，所述三角形半潜式基础包括：第一浮力柱、第二浮力柱、第三浮力柱、三个连接杆和三个锚固基础；
20.所述第一浮力柱、所述第二浮力柱和所述第三浮力柱呈三角分布，且三者中两两
之间均通过所述连接杆连接；三个所述锚固基础均通过系泊缆与所述第一浮力柱、所述第二浮力柱和所述第三浮力柱的底部一一对应连接；
21.所述塔架安装于所述第一浮力柱的顶部；
22.所述光伏板的第二端安装于所述第二浮力柱的顶部，第三端安装于所述第三浮力柱的顶部。
23.优选地，所述光伏板的第一端与所述塔架的外侧壁铰接；
24.所述光伏还包括：第一升降装置和第二升降装置；
25.所述第一升降装置安装于所述第二浮力柱的顶部，且其活动端通过第一万向球与所述光伏板的第二端铰接；所述第二升降装置安装于所述第三浮力柱的顶部，且其活动端通过第二万向球与所述光伏板的第三端铰接。
26.优选地，所述第一升降装置安装于所述第二浮力柱内，且其活动端外露于所述第二浮力柱的顶部；
27.所述第二升降装置安装于所述第三浮力柱内，且其活动端外露于所述第三浮力柱的顶部。
28.优选地，所述第一升降装置和/或所述第二升降装置为多级升降装置。
29.优选地，所述三角形半潜式基础还包括：第一压载柱、第二压载柱和第三压载柱；
30.所述第一压载柱、所述第二压载柱和所述第三压载柱一一对应安装于所述第一浮力柱、所述第二浮力柱和所述第三浮力柱的底部。
31.从上述的技术方案可以看出，本发明提供的漂浮式风电-光伏融合结构，将光伏结合于漂浮式风电而组成了新型的风光复合结构，也相当于提供了一种漂浮式风电融合有光伏结构的漂浮式复合发电结构，从而便于实现风力发电和光伏发电的复合发电方式，这不仅可使得漂浮式风电在深海海域应用时有助于确保收益，而且还可使得光伏在深海海域应用时有利于降低成本。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本发明实施例提供的漂浮式风电-光伏融合结构的示意图；
34.图2为本发明实施例提供的漂浮式风电的结构示意图；
35.图3为本发明实施例提供的光伏板自动调节角度的示意图；
36.图4为本发明实施例提供的第一升降装置在第二浮力柱内的安装示意图；
37.图5为本发明实施例提供的第一升降装置的结构示意图。
38.其中，10为塔架，20为光伏板，31为第一升降装置，31.1为第一级升降柱，31.2为第二级升降柱，31.3为第一级千斤顶，31.4为第二级千斤顶，31.5为第一限位卡箍，31.6为壳体，31.7为第三限位卡箍，32为第二升降装置，40为三角形半潜式基础，41为第一浮力柱，42为第二浮力柱，43为第三浮力柱，44为系泊缆，45为第一压载柱，46为第二压载柱，47为第三压载柱，48为水平杆，49为斜撑杆。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.本发明实施例提供的漂浮式风电-光伏融合结构，如图1所示，包括：漂浮式风电和光伏；
41.漂浮式风电包括：风机、塔架10和浮式基础；
42.塔架10和光伏分别安装于浮式基础上；
43.风机安装于塔架10的顶部。
44.需要说明的是，本方案将光伏结合于漂浮式风电而组成了新型的风光复合结构，也相当于提供了一种漂浮式风电融合有光伏结构的漂浮式复合发电结构，从而便于实现风力发电和光伏发电的复合发电方式，这不仅可使得漂浮式风电在深海海域应用时有助于确保收益，而且还可使得光伏在深海海域应用时有利于降低成本。此外，本方案的漂浮式风电-光伏融合结构的安装顺序可以为整体运输和整体安装，也可以为先将浮式基础拖航到达指定位置后，再安装光伏结构-塔架10-风机等。
45.在本方案中，如图1所示，塔架10安装于浮式基础的一个边角上；
46.光伏包括：光伏板20；
47.光伏板20安装于浮式基础远离边角的部分与塔架10的外侧壁之间。其中，如图1所示，光伏板20实质上倾斜安装于浮式基础远离边角的部分与塔架10的外侧壁之间。也就是说，塔架10在浮式基础上靠边安装，这不仅便于塔架10的安装，还有助于增大光伏板20的安装面积。此外，光伏板20实质上为光伏板组件，其结构可以为任意形状，如正方形、矩形或三角形等，且光伏板架的支撑材料可以是钢板或高分子材料等。当然，浮式基础的结构也可以为任意形状，如正方形、矩形或三角形等。
48.具体地，如图1所示，浮式基础为三角形浮式基础；
49.光伏板20为三角形光伏板；
50.塔架10安装于三角形浮式基础的第一边角上；
51.光伏板20的第一端安装于塔架10的外侧壁，第二端安装于三角形浮式基础的第二边角上，第三端安装于三角形浮式基础的第三边角上。本方案如此设计，可使得光伏板20在浮式基础上实现适配性安装，进而使得光伏板20的安装面积实现最大化，从而有助于使得光伏获得较好地发电效果。
52.进一步地，为提高三角形浮式基础的平稳性，如图1所示，三角形浮式基础为三角形半潜式基础40。当然，三角形浮式基础还可以采用驳船式三角形基础，此处不再赘述。
53.再进一步地，如图2所示，三角形半潜式基础40包括：第一浮力柱41、第二浮力柱42、第三浮力柱43、三个连接杆和三个锚固基础；
54.第一浮力柱41、第二浮力柱42和第三浮力柱43呈三角分布(三点分布)，且三者中两两之间均通过连接杆连接；三个锚固基础均通过系泊缆44与第一浮力柱41、第二浮力柱42和第三浮力柱43的底部一一对应连接；也就是说，本方案的三角形半潜式基础40，采用三个浮力柱外加连接杆作为主体结构，再通过系泊缆44(锚链)与锚固基础连接，从而可使得
浮式基础的结构更为精简、成本更低；
55.塔架10安装于第一浮力柱41的顶部；其中，三角形半潜式基础40基于锚固基础可确保平稳，避免塔架10出现侧翻的情况；
56.光伏板20的第一端安装于塔架10的外侧壁，第二端安装于第二浮力柱42的顶部，第三端安装于第三浮力柱43的顶部。如此一来，可使得光伏板20的安装更加地层次分明、平稳和可靠。此外，还需要说明的是，如图2所示，每个连接杆均包括：两个水平杆48和两个斜撑杆49；其中，两个水平杆48分别安装在两个浮力柱之间，且两个斜撑杆49交叉连接在两个水平杆48的两个对角之间。另外，本方案还可以将三组水平杆48之间采用渔网围合起来，以便于形成渔业养殖场。
57.在本方案中，如图3所示，光伏板20的第一端与塔架10的外侧壁铰接；
58.光伏还包括：第一升降装置31和第二升降装置32；
59.第一升降装置31安装于第二浮力柱42的顶部，且其活动端(升降端)通过第一万向球与光伏板20的第二端铰接；第二升降装置32安装于第三浮力柱43的顶部，且其活动端(升降端)通过第二万向球与光伏板20的第三端铰接。不难看出的是，本方案通过两个升降装置以便于调节光伏板20的倾斜角度，以使得光伏板20更好地迎合光照方向，达到提升光伏板20光伏效率的效果。也就是说，本方案的光伏结构具有倾斜角度可自动调节的功能，从而可以起到提高光伏效率的作用。当然，本方案中的两个升降装置可以根据太阳方向自动升降。此外，本方案中的升降装置可以为液压升降机构或千斤顶升降机构等。
60.具体地，如图4所示，第一升降装置31安装于第二浮力柱42内，且其活动端外露于第二浮力柱42的顶部，进而便于与光伏板20的第二端铰接；
61.第二升降装置32安装于第三浮力柱43内，且其活动端外露于第三浮力柱43的顶部，进而便于与光伏板20的第三端铰接。也就是说，本方案的升降装置均可以安装固定于对应浮力柱的内部，且其活动端仍需外露于对应浮力柱的顶部，从而以使得通过对应的浮力柱可以对升降装置起到保护作用。
62.进一步地，第一升降装置31和/或第二升降装置32为多级升降装置，从而便于更好地调节光伏板20的倾斜角度。其中，第一升降装置31和/或第二升降装置32可为两级升降装置；更为具体地，第一升降装置31可为两级升降柱装置，其结构可参照图5所示，且包括：壳体31.6、第一级升降柱31.1、第二级升降柱31.2、第一级千斤顶31.3、第二级千斤顶31.4、第一限位卡箍31.5、第二限位卡箍、第三限位卡箍31.7和第四限位卡箍；其中，壳体31.6、第一级升降柱31.1和第二级升降柱31.2均为套筒结构；
63.其中，壳体31.6安装固定于第二浮力柱42内，且其顶部穿出位于第二浮力柱42的顶部；第二级升降柱31.2可上下活动设置于壳体31.6内，且其顶部穿出位于壳体31.6的顶部；第二级千斤顶31.4安装固定于壳体31.6的内侧底部，且其活动端与第二级升降柱31.2的外侧底部连接；第一限位卡箍31.5设置于壳体31.6上部的内周壁，第二限位卡箍设置于第二级升降柱31.2的外周壁，且第一限位卡箍31.5与第二限位卡箍为上下对位分布，以使得第一限位卡箍31.5与第二限位卡箍的间距作为第二级升降柱31.2的升降行程；
64.另外，第一级升降柱31.1可上下活动设置于第二级升降柱31.2内，且其顶部穿出位于第二级升降柱31.2的顶部；第一级千斤顶31.3安装固定于第二级升降柱31.2的内侧底部，且其活动端与第一级升降柱31.1的外侧底部连接；第三限位卡箍31.7设置于第二级升
降柱31.2上部的内周壁，第四限位卡箍设置于第一级升降柱31.1的外周壁，且第三限位卡箍31.7与第四限位卡箍为上下对位分布，以使得第三限位卡箍31.7与第四限位卡箍的间距作为第一级升降柱31.1的升降行程。
65.此外，控制千斤顶的电源线可以通过浮力柱和水平杆穿过，以便于对电源线起到保护作用，且总控制器位于塔架10内，方便人员维修；也就是说，本方案通过电源线与升降装置连接，且通过远程控制升降装置进行光伏倾斜调节与角度调节。
66.再进一步地，为进一步提升三角形半潜式基础40的平稳性和可靠性；相应地，如图2所示，三角形半潜式基础40还包括：第一压载柱45、第二压载柱46和第三压载柱47；
67.第一压载柱45、第二压载柱46和第三压载柱47一一对应安装于第一浮力柱41、第二浮力柱42和第三浮力柱43的底部。其中，本方案的压载柱可以根据设计需要压载量，而且压载物可以是任意的压载物，如水、沙或混凝土，并且压载柱可以是多层多仓式的，也可以用来分隔压载。
68.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
69.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种漂浮式风电-光伏融合结构，其特征在于，包括：漂浮式风电和光伏；所述漂浮式风电包括：风机、塔架(10)和浮式基础；所述塔架(10)和所述光伏分别安装于所述浮式基础上；所述风机安装于所述塔架(10)的顶部。2.根据权利要求1所述的漂浮式风电-光伏融合结构，其特征在于，所述塔架(10)安装于所述浮式基础的一个边角上；所述光伏包括：光伏板(20)；所述光伏板(20)安装于所述浮式基础远离所述边角的部分与所述塔架(10)的外侧壁之间。3.根据权利要求2所述的漂浮式风电-光伏融合结构，其特征在于，所述浮式基础为三角形浮式基础；所述光伏板(20)为三角形光伏板；所述塔架(10)安装于所述三角形浮式基础的第一边角上；所述光伏板(20)的第一端安装于所述塔架(10)的外侧壁，第二端安装于所述三角形浮式基础的第二边角上，第三端安装于所述三角形浮式基础的第三边角上。4.根据权利要求3所述的漂浮式风电-光伏融合结构，其特征在于，所述三角形浮式基础为三角形半潜式基础(40)。5.根据权利要求4所述的漂浮式风电-光伏融合结构，其特征在于，所述三角形半潜式基础(40)包括：第一浮力柱(41)、第二浮力柱(42)、第三浮力柱(43)、三个连接杆和三个锚固基础；所述第一浮力柱(41)、所述第二浮力柱(42)和所述第三浮力柱(43)呈三角分布，且三者中两两之间均通过所述连接杆连接；三个所述锚固基础均通过系泊缆(44)与所述第一浮力柱(41)、所述第二浮力柱(42)和所述第三浮力柱(43)的底部一一对应连接；所述塔架(10)安装于所述第一浮力柱(41)的顶部；所述光伏板(20)的第二端安装于所述第二浮力柱(42)的顶部，第三端安装于所述第三浮力柱(43)的顶部。6.根据权利要求5所述的漂浮式风电-光伏融合结构，其特征在于，所述光伏板(20)的第一端与所述塔架(10)的外侧壁铰接；所述光伏还包括：第一升降装置(31)和第二升降装置(32)；所述第一升降装置(31)安装于所述第二浮力柱(42)的顶部，且其活动端通过第一万向球与所述光伏板(20)的第二端铰接；所述第二升降装置(32)安装于所述第三浮力柱(43)的顶部，且其活动端通过第二万向球与所述光伏板(20)的第三端铰接。7.根据权利要求6所述的漂浮式风电-光伏融合结构，其特征在于，所述第一升降装置(31)安装于所述第二浮力柱(42)内，且其活动端外露于所述第二浮力柱(42)的顶部；所述第二升降装置(32)安装于所述第三浮力柱(43)内，且其活动端外露于所述第三浮力柱(43)的顶部。8.根据权利要求6所述的漂浮式风电-光伏融合结构，其特征在于，所述第一升降装置(31)和/或所述第二升降装置(32)为多级升降装置。9.根据权利要求5所述的漂浮式风电-光伏融合结构，其特征在于，所述三角形半潜式
基础(40)还包括：第一压载柱(45)、第二压载柱(46)和第三压载柱(47)；所述第一压载柱(45)、所述第二压载柱(46)和所述第三压载柱(47)一一对应安装于所述第一浮力柱(41)、所述第二浮力柱(42)和所述第三浮力柱(43)的底部。

技术总结
本发明公开了一种漂浮式风电-光伏融合结构，包括：漂浮式风电和光伏；漂浮式风电包括：风机、塔架和浮式基础；塔架和光伏分别安装于浮式基础上；风机安装于塔架的顶部。本方案将光伏结合于漂浮式风电而组成了新型的风光复合结构，也相当于提供了一种漂浮式风电融合有光伏结构的漂浮式复合发电结构，从而便于实现风力发电和光伏发电的复合发电方式，这不仅可使得漂浮式风电在深海海域应用时有助于确保收益，而且还可使得光伏在深海海域应用时有利于降低成本。于降低成本。于降低成本。


技术研发人员：刘鑫 李德友 贾广旭 郭晓辉 闫姝 周昳鸣 陈建军 胡合文 刘瑞超 雷宇
受保护的技术使用者：华能浙江能源销售有限责任公司
技术研发日：2022.12.22
技术公布日：2023/3/14