一种海上风、光、渔一体式系统及作业方法与流程

1.本发明涉及海洋资源综合利用技术领域，特别涉及一种海上风、光、渔一体式系统及作业方法。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
3.目前，光伏、风电等可再生能源的地位正从“补充能源”向“战略替代能源”转变，海上风能和光照资源丰富，高效率的合理开发利用对替代煤炭等化石能源、提供稳定的电力输送、为人民的必要生活和企业的正常生产提供保障具有重要意义；海上环境复杂，施工具有难度大、成本大、窗口期短等特点，单一的海上风电场或者海上光伏电站建设会导致资源利用不充分，导致资源浪费。
4.目前已公布的海上风光渔互补装置大多采用浮式基础，遇到大风大浪情况不稳定、易倾覆。系统采用的吸力筒基础，是一种海上重要的基础形式，具有安装方便、可回收利用等优点，可以节省大量的钢材用量和海上施工时间，是海洋工程平台应用日益广泛的筒固基础形式。吸力筒基础通过筒链和海上结构物相连，为海上结构物提供抵抗风浪的承载力。
5.海上风机根据叶片转动方向可分为水平轴、垂直轴两种形式，但垂直轴风机具有以下缺点：(1)启动性能指标比水平轴风机差，难以自动启动，在深海中难以控制；(2)叶片旋转一周，有些位置会产生负力矩，风机输出效率低。相比较而言，水平轴风力发电机叶片旋转空间大、转速高，风能转化效率高、转轴较短、建设成本低，目前商业化的风机大多都为水平轴发电机，其在陆地上和海上均得到了应用和发展，技术较垂直轴风力发电机更为成熟。
6.与淡水养殖和养殖不同，深远海养殖服役时间长，腐蚀污染问题严重，单一的海水养殖存在维护成本高的问题。网箱服役过程中可能会遇到高盐度海水腐蚀问题、海上生物生长、干湿交替等问题，导致网箱受到污染，强度降低，因此网箱维护是海上养殖的难题之一。常用的方法有人工清除法和机械清除法等，使用机械清除的效率比人工高4-5倍，且人工成本低，操作简单，常用的机械有毛刷洗网机、高压水下洗网机等，使用时往往需要电力驱动，海上作业难度较高。


技术实现要素：

7.为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种海上风、光、渔一体式系统及作业方法，其结构简单、操作便利、成本较低，通过对已有场地和设备的充分利用和开发，在不大幅度提高成本的前提下，实现了海上资源立体开发。
8.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
9.本发明第一方面提供了一种海上风、光、渔一体式系统及作业方法。
10.一种海上风、光、渔一体式系统及作业方法，包括：
11.依次环绕设置的多个吸力筒基础，每个吸力筒基础均与风机的风机塔筒连接，相邻吸力筒基础顶部之间设有水平支撑，水平支撑上设有竖向支撑；
12.塔筒自底部向上预设距离处设置沿上下方向的第一滑轨，竖向支撑上设有与第一滑轨配合的第二滑轨，第一滑轨与第二滑轨用于与侧部渔网滑动连接，水平支撑上设有用于与底部渔网滑动连接的第三滑轨；
13.多个环绕设置的吸力筒基础围成的空间内设有水平网架，水平网架上设有太阳能发电面板，水平网架与至少一个浮箱连接。
14.本发明第二方面提供了一种海上风、光、渔一体式系统及作业方法。
15.一种海上风、光、渔一体式系统及作业方法，包括：
16.依次环绕设置的多个吸力筒基础，每个吸力筒基础均与风机的风机塔筒连接，相邻吸力筒基础顶部之间设有水平支撑；
17.塔筒自底部向上预设距离处设置沿上下方向的第一滑轨，相邻塔筒的第一滑轨用于与侧部渔网滑动连接，水平支撑上设有用于与底部渔网滑动连接的第三滑轨；
18.多个环绕设置的吸力筒基础围成的空间内设有水平网架，水平网架上设有光伏板，水平网架与至少一个浮箱连接。
19.作为可选的一种实现方式，塔筒自底部向上至三分之一塔筒长度的位置处设置沿上下方向的第一滑轨。
20.作为可选的一种实现方式，风机为水平轴风机，水平轴风机包括风机叶片、轮毂和风机塔筒，风机叶片与轮毂转动连接，轮毂与风机塔筒连接，相邻两台水平轴风机的净距离为5倍～8倍的风机旋转半径。
21.作为可选的一种实现方式，吸力筒基础通过筒链与海上结构物连接。
22.作为可选的一种实现方式，水平网架通过筒链与多个吸力筒基础连接。
23.作为可选的一种实现方式，依次环绕设置的多个吸力筒基础围成的区域为养殖区范围，通过垂直于水平面的多个交叉渔网将养殖区范围划分为多个不同区域。
24.作为可选的一种实现方式，侧部渔网和交叉渔网均为张紧式网衣。
25.作为可选的一种实现方式，各光伏太阳能电池板能够根据太阳方向调整角度以使发电效率最大；各光伏太阳能电池板的旋转水平轴处布置led灯管，以补充被太阳能面板遮住的光照；养殖用照明系统布置在太阳能发电面板外侧下部，以补充被太阳能面板遮挡的光照。
26.作为可选的一种实现方式，水平网架为充气水平网架。
27.作为可选的一种实现方式，根据风机半径确定的相邻吸力筒基础距离大于设定距离时，在相邻吸力筒基础中间设置至少一个单独的筒链吸力筒基础。
28.作为可选的一种实现方式，各吸力筒基础的外侧壁和各水平杆的外侧壁上设有多个渔网挂钩，用于支撑渔网、侧部渔网和底部渔网的边缘位置固定。
29.本发明第三方面提供了一种海上风、光、渔一体式系统。
30.一种海上风、光、渔一体式系统，包括：
31.依次环绕设置的多个吸力筒基础，每个吸力筒基础均与风机的风机塔筒连接，相邻吸力筒基础顶部之间设有水平支撑，水平支撑上设有竖向支撑，相邻吸力筒基础底部之间设有水平的底部支撑；
32.塔筒自底部向上预设距离处设置沿上下方向的第一滑轨，竖向支撑上设有与第一滑轨配合的第二滑轨，第一滑轨与第二滑轨用于与侧部渔网滑动连接，底部支撑上设有用于与底部渔网滑动连接的第三滑轨，上下相邻的水平支撑与底部支撑之间连接有支撑渔网；
33.多个环绕设置的吸力筒基础围成的空间内设有水平网架，水平网架上设有太阳能发电面板，水平网架与至少一个浮箱连接。
34.本发明第四方面提供了一种海上风、光、渔一体式系统。
35.一种海上风、光、渔一体式系统，包括：
36.依次环绕设置的多个吸力筒基础，每个吸力筒基础均与风机的风机塔筒连接，相邻吸力筒基础顶部之间设有水平支撑，相邻吸力筒基础底部之间设有水平的底部支撑；
37.塔筒自底部向上预设距离处设置沿上下方向的第一滑轨，相邻塔筒的第一滑轨用于与侧部渔网滑动连接，底部支撑上设有用于与底部渔网滑动连接的第三滑轨，上下相邻的水平支撑与底部支撑之间连接有支撑渔网；
38.多个环绕设置的吸力筒基础围成的空间内设有水平网架，水平网架上设有光伏板，水平网架与至少一个浮箱连接。
39.作为可选的一种实现方式，塔筒自底部向上至三分之一塔筒长度的位置处设置沿上下方向的第一滑轨。
40.作为可选的一种实现方式，风机为水平轴风机，水平轴风机包括风机叶片、轮毂和风机塔筒，风机叶片与轮毂转动连接，轮毂与风机塔筒连接，相邻两台水平轴风机的净距离为5倍～8倍的风机旋转半径。
41.作为可选的一种实现方式，吸力筒基础通过筒链与海上结构物连接。
42.作为可选的一种实现方式，水平网架通过筒链与多个吸力筒基础连接。
43.作为可选的一种实现方式，依次环绕设置的多个吸力筒基础围成的区域为养殖区范围，通过垂直于水平面的多个交叉渔网将养殖区范围划分为多个不同区域。
44.作为可选的一种实现方式，侧部渔网和交叉渔网均为张紧式网衣。
45.作为可选的一种实现方式，各光伏太阳能电池板能够根据太阳方向调整角度以使发电效率最大；各光伏太阳能电池板的旋转水平轴处布置led灯管，以补充被太阳能面板遮住的光照；养殖用照明系统布置在太阳能发电面板外侧下部，以补充被太阳能面板遮挡的光照。
46.作为可选的一种实现方式，水平网架为充气水平网架。
47.作为可选的一种实现方式，根据风机半径确定的相邻吸力筒基础距离大于设定距离时，在相邻吸力筒基础中间设置至少一个单独的筒链吸力筒基础。
48.作为可选的一种实现方式，各吸力筒基础的外侧壁和各水平杆的外侧壁上设有多个渔网挂钩，用于支撑渔网、侧部渔网和底部渔网的边缘位置固定。
49.本发明第五方面提供了一种海上风、光、渔一体式系统的作业方法。
50.一种海上风、光、渔一体式系统的作业方法，包括以下过程：
51.风机叶片、轮毂、塔筒和支撑杆在岸上钢厂进行预制，在岸边船坞中在塔筒下端和支撑杆上安装滑道；
52.将叶片和轮毂吊装至塔筒顶端进行组装，将组装好的风机叶片、轮毂和塔筒通过
一体式安装方法运输至系统设定地点，将塔筒和吸力筒基础顶端的吊耳进行连接；
53.水平网架和光伏面板的组装在沿岸船坞内完成，充气的水平网架在厂房内预制完成，然后运输至岸边船坞中，将定制的含有防水led灯管的水平网架与太阳能光伏面板、充气浮箱进行组装，组装完成后，向船坞内放水，检查漂浮式太阳能光伏面板的自稳性和倾斜程度，调整好位置后通过运输船运送至设定地点进行筒链组装，与吸力筒基础进行连接；
54.外部支撑结构安装完成后，进行渔网的组装，依次进行侧部渔网、交叉渔网和底部渔网的安装
55.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
56.1、本发明所述的海上风、光、渔一体式系统，充分利用了划定范围内的海洋资源，实现了能源立体综合开发利用；与单一的海上风电场、光伏电场以及现有的技术相比，系统所采用的吸力筒基础既为水平式风力发电机提供支撑，又为漂浮式太阳能发电面板提供系泊力，将二者基础合二为一的吸力筒基础既节省空间又节约成本。
57.2、本发明所述的海上风、光、渔一体式系统，采用的水平式风力发电机，具有风能转化率高、技术成熟、成本低等优点，能够最大效率地将系统所在地的风能转化为电能。
58.3、本发明所述的海上风、光、渔一体式系统，风力发电机的塔筒通过滑道连接渔网，充分利用已有设备，侧部渔网能上下滑动，便于捕捞和更换渔网；光伏和风能所产生的电能少部分提供给养殖所需，大部分通过电缆传递到岸边或者周边岛屿，形成资源互补的良性循环。
59.4、本发明所述的海上风、光、渔一体式系统，结构简单、操作便利、成本降低，通过对已有场地和设备的充分利用和开发，在不大幅度提高成本的前提下，实现了海上资源立体开发。
60.本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
61.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
62.图1为发明实施例1提供的海上风、光、渔一体式系统的整体结构示意图。
63.图2为本发明实施例1提供的漂浮式太阳能发电面板充气网架示意图。
64.图3为本发明实施例1提供的海上风、光、渔一体式系统的俯视示意图。
65.图4为本发明实施例1提供的海上风、光、渔一体式系统的左视示意图。
66.图中，1、风机叶片；2、轮毂；3、风机塔筒；4、吸力筒基础；5、带滑轮的滑道；6、侧部渔网；7、底部渔网；8、交叉渔网；9、浮箱；10、充气网架；11、防水led灯管；12、太阳能发电面板；13、筒链；14、竖向支撑；15、水平支撑。
具体实施方式
67.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
68.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常
理解的相同含义。
69.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
70.在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
71.本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
72.在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
73.实施例1：
74.如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，在所选择的海洋区域内，结合水平轴风机、太阳能光伏和海洋渔业养殖产业，构建了一种海上风、光、渔一体式系统及作业方法。
75.具体的，所述海上风、光、渔一体式系统包括吸力筒基础4、风机塔筒3、风机叶片1和轮毂2、养殖渔网(包括侧部渔网6、底部渔网7和交叉渔网8)、漂浮式太阳能光伏发电场。
76.本实施例中，依次环绕设置的多个吸力筒基础围成的区域为养殖区域，养殖区域范围为吸力筒基础所围成的闭环海域，在闭环海域设置侧部渔网6、底部渔网7和交叉渔网8，通过布置交叉渔网8，以划分不同类型的养殖区、光区或暗区。
77.本实施例中，养殖区域为矩形、六边形或者圆形等任意形状，本实施例以矩形为例进行介绍，具体的本领域技术人员可以根据具体工况进行选择，这里不再赘述。
78.本实施例中，根据海床地质要求选取合适的区域建立所述海上风、光、渔一体式系统，在划定的边界拐点安装吸力筒基础，吸力筒基础同样也是水平轴风机的基础，根据规范要求，相邻两台水平轴风机的净距一般要达到5倍～8倍的旋转半径，若根据风机半径确定的吸力筒基础距离过远无法满足系统承载力要求，则可在风机吸力筒基础中间补充单独的筒链吸力筒基础。
79.本实施例中，中央的太阳能光伏发电场的充气网架10通过筒链13与吸力筒基础4相连，充分发挥吸力筒基础4的承载作用。
80.本实施例中，吸力筒基础4具有双重作用，第一，作为风机结构的基础，为风机提供稳定性；第二，作为漂浮式太阳能发电面板的基础，为光伏面板提供承载力。
81.相邻风机塔筒之间设置水平支撑15，若相邻风机塔筒之间距离过远，可设置竖向支撑14(竖向支撑14固定在水平支撑15上，且方向向上)。
82.风机叶片1与轮毂2转动连接，风机塔筒3与轮毂2固定连接，风机通过风机塔筒3固结在吸力筒基础4顶端连接段处；风机塔筒3自底部向上1/3处以及竖向支撑14安装有带滑轨的滑道5，可供侧面渔网根据水位上升或者下降，水平支撑15安装有滑道，方便底部渔网进行更换。
83.本实施例中，养殖渔网连接在风机塔筒3下部与吸力筒基础4顶盖上部，侧部渔网6和内部的交叉渔网8装配为张紧式网衣，底面渔网7为底面网衣；侧部渔网6的网衣通过滑道与下部风机塔筒连接，网衣可沿着风机塔筒方向在滑道上升或者下降，以根据海水位调整渔网高度，底面网衣通过与水平支撑15的滑道相连，网衣可沿着水平支撑15方向滑动，方便网衣回收和更换。
84.本实施例所述的风机塔筒同样具有双重作用：第一，作为海上风机的必要结构，连接上部机头和吸力筒基础；第二，作为养殖鱼箱的支撑结构，连接渔网滑道，充分发挥结构支撑作用，简化系统，节约成本。
85.本实施例中，风机叶片和轮毂、塔筒和支撑杆可在岸上钢厂进行预制，在岸边船坞中在塔筒下端和支撑杆上安装滑道，然后将叶片和轮毂吊装至风机塔筒顶端进行组装，然后将组装好的风机叶片1、轮毂2和风机塔筒3通过一体式安装方法运输至系统运行地点，将塔筒和吸力筒基础4顶端的吊耳进行连接，根据规范要求，安装后的风机基础(即吸力筒基础4)，法兰处的倾斜率不得超过3
‰
，风机安装完成后进行支撑结构的安装。
86.本实施例中，漂浮式的太阳能发电面板12分块设立在水平的充气网架10之上，每块太阳能发电面板12可以绕所在网架的水平轴旋转，根据太阳位置调整角度，提高太阳能利用效率。为调整漂浮式光伏面板的所受浮力，充气网架10下端挂有充气的浮箱9。
87.同时，本实施例中，太阳能光伏发电场由多块可绕水平轴旋转的太阳能发电面板12组成，可根据太阳方向调整角度以使发电效率最大，下方通过浮箱9调整浮力。
88.为避免光伏面板遮挡阳光，影响鱼类生长和海洋生物生存，太阳能发电面板12旋转水平轴处布置防水led灯管11，以补充被太阳能面板遮住的光照；养殖用照明系统布置在太阳能发电面板外侧下部，以补充被太阳能面板遮挡的光照。
89.风机和太阳能光伏发电的一小部分可提供给海上养殖业所必须的用电设施，例如灯和电动升降滑道等。
90.水平的充气网架10和太阳能发电面板12的组装可在沿岸船坞内完成，水平的充气网架10架作为简单的矩形结构可在厂房内预制完成，然后运输至岸边船坞中，将定制的含有led灯管11的水平网架与太阳能发电面板、充气浮箱进行组装，组装完成后，向船坞内放水，检查漂浮式的太阳能发电面板12的自稳性和倾斜程度，根据设计要求调整好位置后通过运输船运送至本发明系统地点进行筒链13组装，与吸力筒基础4进行连接。
91.外部支撑结构安装完成后，进行渔网的组装，首先将侧部渔网6与滑道配套的滑轮组合，然后通过潜水员将滑轮从竖直支撑的滑道上方滑到下方并固定，进行侧部渔网6及内部竖向的交叉8渔网的安装，然后对底部渔网7进行同样的步骤，从中心滑到外部并进行固定。
92.可以理解的，在其他一些实施方式中，相邻吸力筒基础的底部设置若干底部支撑，所述底面渔网7可以与底部支撑上的滑道滑动连接，本领域技术人员可以根据具体工况进行选择，这里不再赘述。
93.各吸力筒基础的外侧壁和各水平杆的外侧壁上设有多个渔网挂钩，用于支撑渔网、侧部渔网和底部渔网的边缘位置固定。
94.实施例2：
95.本发明实施例2提供了一种海上风、光、渔一体式系统，包括：
96.依次环绕设置的多个吸力筒基础，每个吸力筒基础均与风机的风机塔筒连接，相邻吸力筒基础顶部之间设有水平支撑，水平支撑上设有竖向支撑，相邻吸力筒基础底部之间设有水平的底部支撑；
97.塔筒自底部向上预设距离处设置沿上下方向的第一滑轨，竖向支撑上设有与第一滑轨配合的第二滑轨，第一滑轨与第二滑轨用于与侧部渔网滑动连接，底部支撑上设有用于与底部渔网滑动连接的第三滑轨，上下相邻的水平支撑与底部支撑之间连接有支撑渔网；
98.多个环绕设置的吸力筒基础围成的空间内设有水平网架，水平网架上设有太阳能发电面板，水平网架与至少一个浮箱连接。
99.各吸力筒基础的外侧壁和各水平杆的外侧壁上设有多个渔网挂钩，用于支撑渔网、侧部渔网和底部渔网的边缘位置固定。
100.其他细节结构与实施例1中的相同，这里不再赘述。
101.实施例3：
102.本发明实施例3提供了一种海上风、光、渔一体式系统，包括：
103.依次环绕设置的多个吸力筒基础，每个吸力筒基础均与风机的风机塔筒连接，相邻吸力筒基础顶部之间设有水平支撑，相邻吸力筒基础底部之间设有水平的底部支撑；
104.塔筒自底部向上预设距离处设置沿上下方向的第一滑轨，相邻塔筒的第一滑轨用于与侧部渔网滑动连接，底部支撑上设有用于与底部渔网滑动连接的第三滑轨，上下相邻的水平支撑与底部支撑之间连接有支撑渔网；
105.多个环绕设置的吸力筒基础围成的空间内设有水平网架，水平网架上设有光伏板，水平网架与至少一个浮箱连接。
106.各吸力筒基础的外侧壁和各水平杆的外侧壁上设有多个渔网挂钩，用于支撑渔网、侧部渔网和底部渔网的边缘位置固定。
107.其他细节结构与实施例1中的相同，这里不再赘述。
108.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。