移動式海上風(fēng)力渦輪機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海上風(fēng)力渦輪機(jī)，尤其涉及當(dāng)風(fēng)向改變時(shí)可以被移動以增強(qiáng)發(fā)電效率的移動式海上風(fēng)力渦輪機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]海上風(fēng)力發(fā)電是指在水體中建造風(fēng)場(wind farm)以利用風(fēng)力發(fā)電。在陸地上找到合適的風(fēng)場的位置越來越難。許多情況下，主要由于風(fēng)力渦輪機(jī)產(chǎn)生的噪音和安置風(fēng)力渦輪機(jī)的審美效果，已經(jīng)導(dǎo)致對安置風(fēng)力渦輪機(jī)的大量反對。而且，為了使風(fēng)力渦輪機(jī)能夠有效地工作，需要例如沒有樹和樓宇的風(fēng)大而開闊的區(qū)域，這種區(qū)域并不總是容易獲得。
[0003]近來，將風(fēng)力渦輪機(jī)或風(fēng)力渦輪機(jī)組(wind park)安置在靠近海岸(近海)或者海上已變得越來越普遍。相比于在陸地上，在海上，海上渦輪機(jī)能夠獲得更大的區(qū)域，風(fēng)可以更恒定且風(fēng)速更高，并且風(fēng)切變通常被降低。而且，隨著噪聲約束降低，風(fēng)力渦輪機(jī)可以以更高速度旋轉(zhuǎn)。
[0004]此外，海上風(fēng)力發(fā)電可以幫助減少能源進(jìn)口，減少空氣污染和溫室氣體，滿足可再生電力標(biāo)準(zhǔn)，并且創(chuàng)造工作和本地商業(yè)機(jī)會。此外，在海岸以外風(fēng)力更強(qiáng)，不像在大陸上的風(fēng)，海上的風(fēng)下午可以很強(qiáng)，這與人們使用最多電力的時(shí)間相匹配。海上渦輪機(jī)也可以沿海岸靠近電力緊缺的人口而布置，消除對新的陸上輸電線路的需求。
[0005]然而，由于其規(guī)模，海上風(fēng)力發(fā)電被認(rèn)為是最昂貴的發(fā)電技術(shù)。例如，對于非浮動式海上風(fēng)力渦輪機(jī)，由于行程、距離、停工期、以及在風(fēng)場關(guān)閉停運(yùn)后拆除這樣的基臺造成的海上維修維護(hù)成本很高。而且，非浮動式海上風(fēng)力渦輪機(jī)可能易受惡劣的天氣狀況及差的安裝可及性(installat1n accessibility)的影響。此外，固定基臺的海上風(fēng)場商業(yè)上僅用在達(dá)到約30米的水深，這僅能占全球可用海上風(fēng)力能源的一小部分。
[0006]最近，已經(jīng)開發(fā)了并且使用了在更遠(yuǎn)離海岸的深水中的浮動式風(fēng)力渦輪機(jī)。授予羅戴爾(Roddier)等的美國專利第8，471，396號(以下稱“396號專利”)公開一種浮動式風(fēng)力渦輪機(jī)平臺，包括至少三個(gè)柱和主動壓載(active ballast)系統(tǒng)，主動壓載系統(tǒng)將水壓載在柱之間移動以保持塔豎直，如圖1所示。此外，396號專利公開一個(gè)或多個(gè)附加的特征，例如，非對稱系泊系統(tǒng)和主動壓載系統(tǒng)，它們方便制造如下的結(jié)構(gòu):該結(jié)構(gòu)不僅可以承受環(huán)境負(fù)載，而且與其它平臺設(shè)計(jì)相比還相對重量輕，可以為發(fā)電帶來更好的經(jīng)濟(jì)性。然而，即使對于396號專利所公開的浮動式風(fēng)力渦輪機(jī)，其移動性也非常有限。此外，建造浮動式風(fēng)力渦輪機(jī)的制造成本仍然很高。而且，浮動式風(fēng)力渦輪機(jī)仍然易受惡劣天氣狀況影響。
[0007]如圖2所示，授予莫瑞特(Moiret)的美國公開專利第2013/0266453號公開一種海上風(fēng)力渦輪機(jī)基臺，包括:平臺，在其中央?yún)^(qū)承載用于風(fēng)力渦輪機(jī)塔的支撐體；在平臺的周圍區(qū)的多個(gè)支腿引導(dǎo)件；多個(gè)支腿，可在用于運(yùn)輸?shù)呐e升位置和用于停放在海床上的降低位置之間移動。像396號專利公開的浮動式風(fēng)力渦輪機(jī)一樣，莫瑞特公開的風(fēng)力渦輪機(jī)也具有有限的移動性，這可能導(dǎo)致易受惡劣天氣影響。因此，仍然存在對克服上述問題的新的改進(jìn)的風(fēng)力渦輪機(jī)的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種移動式海上風(fēng)力渦輪機(jī)，其可以在風(fēng)向改變時(shí)被移動以增強(qiáng)發(fā)電效率。
[0009]本發(fā)明的另一目標(biāo)是提供一種移動式海上風(fēng)力渦輪機(jī)以降低其制造成本。
[0010]本發(fā)明的另一目標(biāo)是提供一種移動式海上風(fēng)力渦輪機(jī)，其可以被移動到更安全的地方以避免被惡劣天氣損壞。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，移動式海上風(fēng)力渦輪機(jī)可以包括柱、基座和多個(gè)渦輪機(jī)葉片。在一個(gè)實(shí)施例中，柱在基座的中央件處，多個(gè)連接桿從柱徑向地延伸以與渦輪機(jī)葉片連接?；部梢园ú贾迷谥醒爰膬蓚?cè)的側(cè)件以增強(qiáng)基座的穩(wěn)定性。渦輪機(jī)葉片具有像帆形狀的葉片表面，渦輪機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)地布置在對應(yīng)的連接桿上，并且和柱豎直對齊。
[0012]在另一實(shí)施例中，當(dāng)風(fēng)向與渦輪機(jī)葉片的葉片表面基本平行時(shí)，風(fēng)實(shí)際上可以驅(qū)動移動式風(fēng)力渦輪機(jī)沿風(fēng)向移動。注意，可以在渦輪機(jī)葉片上布置控制器以檢測風(fēng)向并且進(jìn)一步控制移動式風(fēng)力渦輪機(jī)的移動方向。
[0013]在另一實(shí)施例中，當(dāng)風(fēng)向與渦輪機(jī)葉片的葉片表面基本不平行時(shí)，每個(gè)渦輪機(jī)葉片可以被風(fēng)驅(qū)動以進(jìn)一步驅(qū)動柱發(fā)電。更具體地，每個(gè)渦輪機(jī)葉片上的控制器被配置為將葉片表面的方向改變?yōu)閷?yīng)于風(fēng)向，使得渦輪機(jī)葉片能夠連續(xù)地旋轉(zhuǎn)以驅(qū)動柱。在示例的實(shí)施例中，每個(gè)渦輪機(jī)葉片上的控制器可以全部被控制中心控制以最大化發(fā)電量。
[0014]和傳統(tǒng)的浮動式風(fēng)力渦輪機(jī)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢:(i)當(dāng)風(fēng)向基本平行于渦輪機(jī)葉片的葉片表面時(shí)，海上風(fēng)力渦輪機(jī)可移動。風(fēng)可以實(shí)際驅(qū)動風(fēng)力渦輪機(jī)以沿風(fēng)向移動；(ii)控制器被布置在每個(gè)渦輪機(jī)葉片上以控制葉片表面的方向，使得渦輪機(jī)葉片能夠連續(xù)地旋轉(zhuǎn)以驅(qū)動柱最大化發(fā)電量；以及(iii)當(dāng)天氣狀況改變時(shí)，可以激勵控制器將風(fēng)力渦輪機(jī)移動到更安全的位置以避免被惡劣天氣損壞。
【附圖說明】
[0015]圖1是公開浮動式風(fēng)力渦輪機(jī)平臺的現(xiàn)有技術(shù)，該平臺包括至少三個(gè)柱和一個(gè)主動壓載系統(tǒng)，主動壓載系統(tǒng)將水壓載在柱之間移動以保持塔豎直。
[0016]圖2是公開海上風(fēng)力渦輪機(jī)基座的另一現(xiàn)有技術(shù)。
[0017]圖3圖示本發(fā)明的移動式海上風(fēng)力渦輪機(jī)的示意性頂視圖。
[0018]圖4至5圖示當(dāng)風(fēng)力渦輪機(jī)沿風(fēng)向移動時(shí)本發(fā)明中的移動式海上風(fēng)力渦輪機(jī)的示意圖。
[0019]圖6至8圖示當(dāng)渦輪機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)發(fā)電時(shí)本發(fā)明中的移動式海上風(fēng)力渦輪機(jī)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下闡述的詳細(xì)說明旨在作為對根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)方面提供的當(dāng)前示例性設(shè)備的描述，而非旨在代表本發(fā)明可以被制備或采用的僅有形式。應(yīng)當(dāng)理解，可以通過不同的實(shí)施方案實(shí)現(xiàn)同樣或等同的功能和部件，這些實(shí)施方案也旨在被包括在本發(fā)明的精神和范圍中。
[0021]除非另有限定，此處使用的全