一种坐底式海上风电浮式基础的制作方法

1.本实用新型涉及海上浮式风电技术领域，具体涉及一种坐底式海上风电浮式基础。


背景技术：

2.我国是一个风能资源十分丰富的国家，风电是我国第二大可再生能源电力。近些年来，国家大力倡导和推进碳中和，海上风电等清洁能源将成为国家能源系统的重要组成部分。但是，风力发电机的输出功率与风速密切相关，受到海上风速波动的影响，风力发电机的输出功率并不稳定，具有间歇性和随机性等特点，如何存储海上风力发电机转化成的电能成为一个值得深度研究的课题。
3.相较于电缆输送电能的模式，海上风电与海洋牧场、氢能、储能等多种能源综合开发利用、深度融合发展，是未来发展的重要方向。其中，随着电解水制氢技术的突破和成本的大幅下降，风电制氢在逐步商业化。为了实现风电制氢，工程人员在海面上放置浮式风机，再在浮式风机下方连接储氢罐，从而将储氢罐放置于海水之中，以实现风电制氢。随着海水深度的加深，海水中水文环境变得十分复杂，储氢罐会受到洋流的影响。遇到恶劣天气时，储氢罐难以保证自身稳定，进而影响到浮式风机的稳定性。


技术实现要素：

4.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的海上风电的储氢罐在使用中遇到恶劣天气时，储氢罐难以保证自身稳定、进而影响浮式风机稳定的缺陷，从而提供一种坐底式海上风电浮式基础。
5.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种坐底式海上风电浮式基础，包括：
6.浮式风机，具有沉没于海洋的海平面下方的底座；
7.储氢罐，设于所述底座的下方、且与所述底座连接，所述储氢罐可靠自重沉底固定或具有底部组合辅助桩，所述辅助桩与海洋底面固定连接。
8.可选地，所述辅助桩的数量至少为3根，且不在同一直线上。
9.可选地，所述辅助桩为螺旋桩、单桩或桶形基础。
10.可选地，所述储氢罐为圆盘或椭球形、所述底座为三角结构。
11.可选地，所述储氢罐与所述底座之间通过锚链连接，所述锚链处于绷紧状态。
12.可选地，所述储氢罐外裹有混凝土材质，罐体为耐高压储氢钢罐。
13.可选地，所述储氢罐内包括至少两个储存桶，每一所述储存桶均与所述储氢罐固定连接，相邻所述储存桶间通过刚性构件固定连接。
14.可选地，所述储氢罐内还包括至少一个储水桶，所述储水桶与所述储氢罐固定连接，所述储水桶与相邻所述储存桶间通过刚性构件固定连接。
15.可选地，所述储氢罐内还设有控制元件，所述控制元件分别与所述浮式风机、所述储氢罐、所述储存桶和储水桶信号连接。
16.本实用新型技术方案，具有如下优点：
17.1.本实用新型提供的坐底式海上风电浮式基础，包括：浮式风机，具有沉没于海洋的海平面下方的底座；储氢罐，设于底座的下方、且与底座连接，储氢罐具有至少一根辅助桩，辅助桩与海洋底面固定连接。储氢罐与浮式风机的底座连接，以稳固底座状态，使浮式风机在海洋上保持正常、稳定的工作状态。储氢罐可靠自重沉底固定或具有底部组合辅助桩，辅助桩与海洋底面固定连接，有效提升储氢罐整体的竖向及水平向的承载力，以有效减轻储氢罐在海洋复杂环境作用下受到洋流的影响，保证自身以及浮式风机底座的稳定性，避免由于储氢罐受到震动而导致损坏或出现结构疲劳，有效提高浮式风机的稳定程度。同时，由于储氢罐的作用，对浮式风机起到了强化控制，可以适应更大兆瓦值的风机，提高单机发电量和风电场能源总产值。此外，储氢罐还替代了浮式风机原有的系泊基础，具有结构简单、安装方便的优点。
18.2.本实用新型提供的坐底式海上风电浮式基础，辅助桩的数量至少为3根，且不在同一直线上。根据不在同一直线上的3点决定一个平面的原理，辅助桩的数量进一步加强储氢罐的稳固度。
19.3.本实用新型提供的坐底式海上风电浮式基础，辅助桩优选为螺旋桩，螺旋桩的成本较低、施工时间短、受环境影响小，具有精度高、工序少的优势，且成型后与底面连接十分稳固。此外，辅助桩还可为单桩或桶形基础。
20.4.本实用新型提供的坐底式海上风电浮式基础，储氢罐为圆盘或椭球形、底座为三角结构，储氢罐的圆盘或椭球形使得储氢罐可以以自身重力沉没于海底，底座的三角结构保持底座自身的稳定。
21.5.本实用新型提供的坐底式海上风电浮式基础，储氢罐与底座间通过锚链连接，锚链处于绷紧状态。绷紧的锚链使储氢罐与底座处于紧连接状态，以通过储氢罐稳定保持底座稳定，使浮式风机始终处于平稳运行的安全状态。实际应用中，工程人员可以依据海洋深度灵活设计锚链的长度，可以适应不同深度的海域，具有成本低的优势。
22.6.本实用新型提供的坐底式海上风电浮式基础，储氢罐外裹有混凝土材质，罐体为耐高压储氢钢罐，混凝土在海水中具有耐久性优点，可以实现长寿命、保护储氢罐体、减轻企业的运营成本。
23.7.本实用新型提供的坐底式海上风电浮式基础，储氢罐包括至少两个储存桶，每一储存桶均与储氢罐固定连接，相邻储存桶间通过刚性构件固定连接。至少两个储存桶的设计，当一个储存桶出现故障时不会影响其它储存桶的工作，增强了储氢罐的安全性。储存桶与储氢罐固定连接、相邻储存桶间通过刚性构件固定连接，大大增强了储氢罐的内部结构的稳定性。储存桶的设计，使储氢罐可以存储浮式风机发电的电能制取的氢气，提升了浮式风机发电的利于效率。
24.8.本实用新型提供的坐底式海上风电浮式基础，储氢罐内还包括至少一个储水桶，储水桶与储氢罐固定连接，储水桶与储存桶间通过刚性构件固定连接。储水桶的设计以容纳海水，从而根据海底深度调节储水桶内的海水容量，以适应不同深度的海域。
25.9.本实用新型提供的坐底式海上风电浮式基础，储氢罐内还设有控制元件，控制元件分别与浮式风机、储氢罐、储存桶和储水桶信号连接，控制元件可根据浮式风机的发电量控制储存罐中的海水容量，还可将浮式风机的电能转化为氢能，实现了电力的存储、符合“碳中和”理念。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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。
27.图1为本实用新型的实施方式中提供的坐底式海上风电浮式基础的结构示意图；
28.图2为本实用新型的实施方式中提供的储氢罐的结构示意图。
29.附图标记说明：1、浮式风机；2、底座；3、储氢罐；4、辅助桩；5、锚链。
具体实施方式
30.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
31.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
33.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
34.如图1－2所示的坐底式海上风电浮式基础的一种具体实施方式，包括：浮于海平面上方的浮式风机1和设于海洋底面上的储氢罐3，浮式风机1和储氢罐3间通过锚链5连接。
35.如图1所示，为实现了浮式风机1的连接，浮式风机1具有沉没于海平面下方的底座2，底座2为三角形结构。
36.如图1、图2所示，为实现储氢罐3与海洋底面的固定，储氢罐3具有五根辅助桩4，五根辅助桩4不在同一条直线上。具体的，辅助桩4为螺旋桩，螺旋桩通过储氢罐3中预留的安装孔与储氢罐3固定连接。为将电能转化为氢能并存储，储氢罐3中还包括两个储存桶、电解水装置、压缩氢装置和控制元件，其中，相邻储存桶间通过刚性构件固定连接。具体的，刚性构件为钢性支撑杆。为适应不同深度的海域，储氢罐3内还设有储水桶，储水桶分别与储氢罐3、储存桶固定连接，储水桶与控制元件信号连接，由信号元件根据储氢罐3所处海域的海水深度控制储水桶中的海水容量。为实现与海水的接触，储氢罐3的形状为圆盘形。
37.如图1所示，为实现浮式风机1底座2与储氢罐3的连接，锚链5根据目标海域灵活调整长度，采用有档锚链5进行连接。
38.为减轻现场的劳动强度，浮式风机1、储氢罐3和锚链5均由工厂制造加工，再运输至目标海域，储氢罐3的材质为混凝土，以使自身密度大于海水密度，进而沉入至海底，使储氢罐3依靠自身重力坐于海床之上。
39.具体实施过程中，浮式风机1把风能转化为电能，再由储氢罐3将电能转化氢能过程中，控制元件将产生的电能传递给电解水装置制取氢气、压缩氢装置将氢气压缩为液态再存储于储存桶中，实现了液态氢的分仓存储，在储氢罐3内实现了“制氢—液化—储存”一体化，有效提升浮式风机1的利用效率，提高了风电场能源的总产值。
40.本实用新型提供的坐底式海上风电浮式基础替代了浮式风机1原有的系泊锚系统，所有设备均由工厂制造完成后再运输至目标海域，具有成本低、模块化组装、结构简单、电能利用效率高等优点。
41.作为替代的实施方式，浮式风机1的底座2还可为四边形、五边形、圆形、椭圆形等其它形状。
42.作为替代的实施方式，辅助桩4的数量还可为1根、2根、3根甚至更多根。
43.作为替代的实施方式，辅助桩4还可为单桩、吸力桶基础等其它类型的桩基。
44.作为替代的实施方式，储氢罐3的形状还可为球形、椭球形、正方体形、长方体形等其它结构。
45.作为替代的实施方式，储氢罐3还可根据目标海域的深度由储存罐和储水罐装配而成，以实现储氢罐3的灵活安装。
46.作为替代的实施方式，锚链5还可为无档锚链5。
47.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。