本實(shí)用新型涉及海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型海上漂浮式可移動(dòng)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。

背景技術(shù)：
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目前，由于受氣候環(huán)境變化和能源低碳轉(zhuǎn)型等因素的影響，海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)在全球的普及程度正在不斷提高，目前全球已經(jīng)有50多個(gè)國家和地區(qū)開始發(fā)展海上風(fēng)電。風(fēng)力發(fā)電在我國電力總裝機(jī)中的比重已超過7％，成為僅次于火電、水電的第三大電力來源。在內(nèi)陸風(fēng)電遭遇“棄風(fēng)限電”嚴(yán)峻形勢的背景下，靠近經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域、具有消納優(yōu)勢的海上風(fēng)電項(xiàng)目，成為整個(gè)行業(yè)的一道亮光。與陸上風(fēng)電相比，海上風(fēng)電有著天然的優(yōu)勢，主要包括：海上的高風(fēng)速及滿發(fā)小時(shí)數(shù)；不占用土地資源，不受地形地貌影響，單機(jī)容量大，有效規(guī)避陸上發(fā)展空間的限制；離負(fù)荷中心更近，減少電力傳輸損失等，海上風(fēng)電正成為風(fēng)電發(fā)展的重要方向。但是，海上風(fēng)電發(fā)展受到自然環(huán)境、技術(shù)、質(zhì)量、政策等因素制約，如何在“十三五”期間推動(dòng)海上風(fēng)電實(shí)現(xiàn)又好又快的發(fā)展，將是整個(gè)風(fēng)電行業(yè)面臨的重大考驗(yàn)。

現(xiàn)有海上風(fēng)力發(fā)電設(shè)備通常以固定樁基和半懸浮式基礎(chǔ)，采用水平式風(fēng)力發(fā)電裝置進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電，雖然在一定程度上解決了海上風(fēng)力發(fā)電問題，但依然存在一些不足：例如缺少先進(jìn)的防雷技術(shù)，難于抵抗臺(tái)風(fēng)、雷電等自然災(zāi)害，而且在深海施工難度大，維護(hù)難；傳統(tǒng)的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)通常只能安裝在深度不超過50米的沿岸淺海，對海底的地質(zhì)、地貌也有諸多要求，這很大程度上限制了海上風(fēng)電場建置區(qū)域的選擇；此外，傳統(tǒng)海上風(fēng)電需要由特殊的大型工程船逐個(gè)安裝，成本高、工期長，難以大規(guī)模推廣；海上的安裝基礎(chǔ)比陸地上的安裝基礎(chǔ)更復(fù)雜，費(fèi)用也更高，海上安裝困難更大；要用到吊裝專用船舶，海上空氣濕度大，含鹽高，腐蝕強(qiáng)，風(fēng)機(jī)里的設(shè)備需要做特殊的防腐處理來抵御海上空氣里強(qiáng)烈的腐蝕。

因此，海上風(fēng)電急需一種生產(chǎn)制造及維護(hù)成本低、耐腐蝕、防臺(tái)風(fēng)、防雷電、抗擺動(dòng)、抗共振、漂浮式、可移動(dòng)風(fēng)力發(fā)電成套裝備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本實(shí)用新型的目的就是為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種新型海上漂浮式可移動(dòng)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，它具有成本低、耐腐蝕、防臺(tái)風(fēng)、防雷電、抗擺動(dòng)、抗共振、漂浮式、可移動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種新型海上漂浮式可移動(dòng)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，包括浮船，浮船上設(shè)有復(fù)合材料平臺(tái)和操作系統(tǒng)，復(fù)合材料平臺(tái)上設(shè)有高強(qiáng)復(fù)合材料骨架，高強(qiáng)復(fù)合材料骨架上設(shè)有高強(qiáng)復(fù)合梯形架構(gòu)，高強(qiáng)復(fù)合梯形架構(gòu)內(nèi)設(shè)有垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)連接有軸流式葉輪，浮船還上設(shè)有若干地錨和浮船動(dòng)力系統(tǒng)，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和浮船動(dòng)力系統(tǒng)分別通過導(dǎo)線與操作系統(tǒng)連接。

所述高強(qiáng)復(fù)合材料骨架上設(shè)有綜合有源無源等離子防雷系統(tǒng)，所述綜合有源無源等離子防雷系統(tǒng)包括雷電預(yù)警器、等離子發(fā)生器和陣列針管，雷電預(yù)警器通過導(dǎo)線與操作系統(tǒng)連接，操作系統(tǒng)通過導(dǎo)線與等離子發(fā)生器連接，等離子發(fā)生器與陣列針管連接。

所述綜合有源無源等離子防雷系統(tǒng)的頂部設(shè)有警示系統(tǒng)。

所述高強(qiáng)度復(fù)合材料骨架上還設(shè)有輸變電系統(tǒng)，輸變電系統(tǒng)與電纜連接器連接，電纜連接器與海底光電復(fù)合纜連接，輸變電系統(tǒng)通過導(dǎo)線與操作系統(tǒng)連接。

所述高強(qiáng)度復(fù)合材料骨架上還設(shè)有太陽能輔助發(fā)電系統(tǒng)和儲(chǔ)能系統(tǒng)，太陽能輔助發(fā)電系統(tǒng)與儲(chǔ)能系統(tǒng)連接，太陽能輔助發(fā)電系統(tǒng)和儲(chǔ)能系統(tǒng)通過導(dǎo)線分別與操作系統(tǒng)連接。

所述復(fù)合材料平臺(tái)、高強(qiáng)復(fù)合梯形架構(gòu)、綜合有源無源等離子防雷系統(tǒng)、輸變電設(shè)備、儲(chǔ)能系統(tǒng)和太陽能發(fā)電輔助系統(tǒng)與高強(qiáng)度復(fù)合材料骨架固定在一起，形成為一個(gè)整體。

所述浮船上設(shè)有警示系統(tǒng)。

所述浮船上還設(shè)有雷達(dá)定位系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)，雷達(dá)定位系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)分別通過導(dǎo)線與操作系統(tǒng)連接。

所述浮船上還設(shè)有遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)和生活設(shè)施系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)和生活設(shè)施系統(tǒng)分別通過導(dǎo)線分別與操作系統(tǒng)連接。

所述復(fù)合材料平臺(tái)上設(shè)有拖曳設(shè)施，所述拖曳設(shè)施包括拖鉤、拖柱、系纜絞車和吊裝系統(tǒng)。

所述垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)直接與電纜連接器連接或與輸變電系統(tǒng)連接。

所述復(fù)合材料平臺(tái)包括若干箱體，箱體之間通過螺栓鉚接，箱體之間還設(shè)有密封橡膠件。

所述箱體由高強(qiáng)玻璃纖維和高強(qiáng)樹脂澆筑構(gòu)成，箱體內(nèi)部設(shè)計(jì)為中空結(jié)構(gòu)。

所述螺栓為高強(qiáng)耐腐不銹鋼螺栓。

所述密封橡膠件為耐腐、耐候密封橡膠件。

所述軸流式葉輪包括第一軸流式葉輪和第二軸流式葉輪，所述第一軸流式葉輪和第二軸流式葉輪的葉片傾斜方向相反。

所述軸流式葉輪頂部設(shè)有警示系統(tǒng)，警示系統(tǒng)通過導(dǎo)線與操作系統(tǒng)連接。

所述操作系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有PLC控制器。

本實(shí)用新型采用上述方案，針對現(xiàn)有海上風(fēng)力發(fā)電存在的技術(shù)問題，設(shè)計(jì)了一種漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，通過設(shè)計(jì)浮船，并在浮船上設(shè)計(jì)復(fù)合材料平臺(tái)、高強(qiáng)復(fù)合材料骨架、垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和軸流式葉輪，實(shí)現(xiàn)浮動(dòng)式海上風(fēng)力發(fā)電，替代傳統(tǒng)的樁基方式，安裝移動(dòng)更加方便快捷，采用垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和軸流式葉輪替代傳統(tǒng)水平式風(fēng)力發(fā)電裝置，不僅結(jié)構(gòu)簡單、牢固、發(fā)電效率高，而且減去了笨重的風(fēng)電塔筒支撐，降低了整個(gè)發(fā)電機(jī)組的高度和重量，提高了機(jī)組抗擺動(dòng)、抗共振的能力，有效的抵御了臺(tái)風(fēng)災(zāi)害，提高安全性；通過將海上復(fù)合材料平臺(tái)設(shè)計(jì)為由高強(qiáng)玻璃纖維、高強(qiáng)樹脂澆筑成的箱體拼裝而成，從而保證了海上復(fù)合平臺(tái)的力學(xué)性能和耐腐蝕性能；通過設(shè)計(jì)綜合有源無源等離子防雷系統(tǒng)，有效提高防雷效果；通過設(shè)計(jì)輸變電設(shè)備系統(tǒng)，簡化了陸上照明系統(tǒng)，節(jié)約了大量附件及輔助設(shè)施，發(fā)電后經(jīng)海底光電復(fù)合纜向陸地輸送電力并網(wǎng)，既節(jié)約了土地資源，又減少了投資成本，還解決了沿海城市用電緊張的問題，從而大大增加了投資收益；通過設(shè)計(jì)海底光電復(fù)合纜，傳輸能力強(qiáng)，便于監(jiān)控；通過設(shè)計(jì)太陽能輔助發(fā)電系統(tǒng)，便于設(shè)備維護(hù)時(shí)供電；通過設(shè)計(jì)定位雷達(dá)和導(dǎo)航儀，便于定位和移動(dòng)。

附圖說明：

圖1是本實(shí)用新型發(fā)電設(shè)備主視圖；

圖2是本實(shí)用新型發(fā)電設(shè)備俯視圖；

圖3是本實(shí)用新型復(fù)合材料平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型軸流式葉輪結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4中A-A向剖視圖；

圖6是圖4中B-B向剖視圖；

其中，1、浮船，2、復(fù)合材料平臺(tái)，201、箱體，202、螺栓，203、密封橡膠件，3、操作系統(tǒng)，4、高強(qiáng)復(fù)合材料骨架，5、高強(qiáng)復(fù)合梯形架構(gòu)，6、垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，7、軸流式葉輪，701、第一軸流式葉輪，702、第二軸流式葉輪，703、葉片，8、警示系統(tǒng)，9、地錨，10、浮船動(dòng)力系統(tǒng)，11、綜合有源無源等離子防雷系統(tǒng)，12、拖曳設(shè)施，13、輸變電系統(tǒng)，14、電纜連接器，15、海底光電復(fù)合纜，16、太陽能輔助發(fā)電系統(tǒng)，17、儲(chǔ)能系統(tǒng)，18、雷達(dá)定位系統(tǒng)，19、導(dǎo)航系統(tǒng)，20、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，21、生活設(shè)施系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明：

如圖1-6所示，一種新型海上漂浮式可移動(dòng)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，包括浮船1，浮船1上設(shè)有復(fù)合材料平臺(tái)2和操作系統(tǒng)3，復(fù)合材料平臺(tái)2上設(shè)有高強(qiáng)復(fù)合材料骨架4，高強(qiáng)復(fù)合材料骨架4上設(shè)有高強(qiáng)復(fù)合梯形架構(gòu)5，高強(qiáng)復(fù)合梯形架構(gòu)5內(nèi)設(shè)有垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)6，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)6連接有軸流式葉輪7，浮船1上還設(shè)有若干地錨9和浮船動(dòng)力系統(tǒng)10，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)6和浮船動(dòng)力系統(tǒng)10分別通過導(dǎo)線與操作系統(tǒng)3連接，通過設(shè)計(jì)浮船1，并在浮船1上設(shè)計(jì)復(fù)合材料平臺(tái)2、高強(qiáng)復(fù)合材料骨架4、垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)6和軸流式葉輪7，實(shí)現(xiàn)浮動(dòng)式海上風(fēng)力發(fā)電，替代傳統(tǒng)的樁基方式，安裝移動(dòng)更加方便快捷，采用垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)6和軸流式葉輪7替代傳統(tǒng)水平式風(fēng)力發(fā)電裝置，不僅結(jié)構(gòu)簡單、牢固、發(fā)電效率高，而且減去了笨重的風(fēng)電塔筒支撐，降低了整個(gè)發(fā)電機(jī)組的高度和重量，提高了機(jī)組抗擺動(dòng)、抗共振的能力，有效的抵御了臺(tái)風(fēng)災(zāi)害，提高安全性。

高強(qiáng)復(fù)合材料骨架4上設(shè)有綜合有源無源等離子防雷系統(tǒng)11，綜合有源無源等離子防雷系統(tǒng)11包括雷電預(yù)警器、等離子發(fā)生器和陣列針管，雷電預(yù)警器12通過導(dǎo)線與操作系統(tǒng)3連接，操作系統(tǒng)3通過導(dǎo)線與等離子發(fā)生器連接，等離子發(fā)生器與陣列針管連接，該系統(tǒng)通過雷電預(yù)警器12探知大氣電場達(dá)到預(yù)警限值而向空間主動(dòng)散發(fā)有源發(fā)生的高濃度等離子體，即雷云電荷在被保護(hù)目標(biāo)上空尚較稀疏、雷云電場尚未激化的有利時(shí)機(jī)，對雷電下部的電荷進(jìn)行稀釋和電場均勻化，從而消除雷電的產(chǎn)生，達(dá)到更好的防雷效果。

高強(qiáng)度復(fù)合材料骨架4上還設(shè)有輸變電系統(tǒng)13，輸變電系統(tǒng)13與電纜連接器14連接，電纜連接器14與海底光電復(fù)合纜15連接，輸變電系統(tǒng)13通過導(dǎo)線與操作系統(tǒng)3連接，簡化了陸上照明系統(tǒng)，節(jié)約了大量附件及輔助設(shè)施，發(fā)電后經(jīng)海底光電復(fù)合纜15向陸地輸送電力并網(wǎng)，既節(jié)約了土地資源，又減少了投資成本，還解決了沿海城市用電緊張的問題，從而大大增加了投資收益。

高強(qiáng)度復(fù)合材料骨架4上還設(shè)有太陽能輔助發(fā)電系統(tǒng)16和儲(chǔ)能系統(tǒng)17，太陽能輔助發(fā)電系統(tǒng)16與儲(chǔ)能系統(tǒng)17連接，太陽能輔助發(fā)電系統(tǒng)16和儲(chǔ)能系統(tǒng)17通過導(dǎo)線分別與操作系統(tǒng)3連接，為啟動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)提供能量，為設(shè)備維護(hù)時(shí)提供電能。

復(fù)合材料平臺(tái)2、高強(qiáng)復(fù)合梯形架構(gòu)5、綜合有源無源等離子防雷系統(tǒng)11、輸變電設(shè)備13、儲(chǔ)能系統(tǒng)17和太陽能發(fā)電輔助系統(tǒng)16與高強(qiáng)度復(fù)合材料骨架4固定在一起，形成為一個(gè)整體。

浮船1上還設(shè)有警示系統(tǒng)8，避免與其他設(shè)備發(fā)生碰撞。

浮船1上還設(shè)有雷達(dá)定位系統(tǒng)18和導(dǎo)航系統(tǒng)19，雷達(dá)定位系統(tǒng)18和導(dǎo)航系統(tǒng)19分別通過導(dǎo)線與操作系統(tǒng)3連接，方便浮船1定位和移動(dòng)。

浮船1上還設(shè)有遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)20和生活設(shè)施系統(tǒng)21，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)20和生活設(shè)施系統(tǒng)21分別通過導(dǎo)線分別與操作系統(tǒng)3連接，可以遠(yuǎn)程操作，控制設(shè)備。

復(fù)合材料平臺(tái)2上設(shè)有拖曳設(shè)施12，拖曳設(shè)施12包括拖鉤、拖柱、系纜絞車和吊裝系統(tǒng)，可以用來安裝浮船1上的各種設(shè)備，需要時(shí)也可利用海洋拖船對海上浮船1拖曳運(yùn)輸作業(yè)。

垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)6與輸變電系統(tǒng)連接或直接與電纜連接器連接。

復(fù)合材料平臺(tái)2包括由若干箱體201通過螺栓202鉚接而成，箱體201之間還設(shè)有密封橡膠件203。

箱體201由高強(qiáng)玻璃纖維和高強(qiáng)樹脂澆筑構(gòu)成，箱體201內(nèi)部設(shè)計(jì)為中空結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)箱體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐腐蝕性能，同時(shí)減輕箱體的重量。

螺栓202為高強(qiáng)耐腐不銹鋼螺栓，提供使用壽命。

密封橡膠件203為耐腐、耐候密封橡膠件203，密封效果更加可靠。

軸流式葉輪7包括第一軸流式葉輪701和第二軸流式葉輪702，第一軸流式葉輪701和第二軸流式葉輪702的葉片703傾斜方向相反，使整體受力更加合理，增長使用壽命。

軸流式葉輪7頂部設(shè)有警示系統(tǒng)8，警示系統(tǒng)8通過導(dǎo)線與操作系統(tǒng)3連接連接。

操作系統(tǒng)3內(nèi)設(shè)有PLC控制器。

一種新型海上漂浮式可移動(dòng)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的制作過程：

首先在浮船1上安裝拖曳設(shè)施12和操作系統(tǒng)3，通過拖曳設(shè)施安裝浮船動(dòng)力系統(tǒng)10和地錨9，然后在用若干個(gè)由高強(qiáng)玻璃纖維、高強(qiáng)樹脂澆筑成的箱體201拼裝成復(fù)合材料平臺(tái)2，箱體201之間采用螺栓202鉚接，并在箱體201之間安裝密封橡膠件203；在復(fù)合材料平臺(tái)201上固定安裝高強(qiáng)碳纖維骨架從而構(gòu)成高強(qiáng)復(fù)合材料骨架4；在復(fù)合材料骨架4上固定安裝高強(qiáng)復(fù)合梯形架構(gòu)5，利用拖曳設(shè)施12在高強(qiáng)復(fù)合梯形架構(gòu)5的內(nèi)部安裝垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)6，在高強(qiáng)復(fù)合梯形架構(gòu)5上方安裝軸流式葉輪7，同時(shí)軸流式葉輪7與垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)6連接，在軸流式葉輪7頂部安裝警示系統(tǒng)8；再在復(fù)合材料骨架4上分別安裝綜合有源無源等離子防雷系統(tǒng)11、太陽能輔助發(fā)電系統(tǒng)16、儲(chǔ)能系統(tǒng)17和輸變電系統(tǒng)13；再在浮船1上安裝操作系統(tǒng)3、雷達(dá)定位系統(tǒng)18、導(dǎo)航系統(tǒng)19、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)20、生活設(shè)施系統(tǒng)21和拖曳設(shè)施12，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)6與輸變電系統(tǒng)13連接，輸變電系統(tǒng)13與電纜連接器14連接，電纜連接器14與海底光電復(fù)合纜15連接，然后將垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)6、警示系統(tǒng)8、綜合有源無源等離子防雷系統(tǒng)11、太陽能輔助發(fā)電系統(tǒng)16、輸變電系統(tǒng)13、雷達(dá)定位系統(tǒng)18、導(dǎo)航系統(tǒng)19、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)20、生活設(shè)施系統(tǒng)21和拖曳設(shè)施12分別通過導(dǎo)線與操作系統(tǒng)3連接。

本實(shí)用新型的工作過程：

首先，通過浮船動(dòng)力系統(tǒng)10、雷達(dá)定位系統(tǒng)18和導(dǎo)航系統(tǒng)19，將浮船1準(zhǔn)確運(yùn)行至指定安裝位置，然后拋出地錨9，使地錨與海底接觸將浮船1固定；并將輸變電系統(tǒng)13與電纜連接器14連接，電纜連接器14與海底光電復(fù)合纜15，通過浮船1上的操作系統(tǒng)3開啟各項(xiàng)設(shè)備，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)6開始工作，在海上風(fēng)力的作用下，軸流式葉輪7轉(zhuǎn)動(dòng)，提供機(jī)械能，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)6再將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，并將電能傳輸給輸變電系統(tǒng)13，輸變電系統(tǒng)13處理后再將電能傳輸給電纜連接器14，電纜連接器14通過海底光電復(fù)合纜15傳輸給用戶，當(dāng)有雷雨天氣時(shí)，浮船1上的綜合有源無源等離子防雷系統(tǒng)11開始工作，消除雷電對浮船1設(shè)備的不利影響；太陽能輔助發(fā)電系統(tǒng)16利用太陽能轉(zhuǎn)化為電能并儲(chǔ)存在儲(chǔ)存器17內(nèi)，便于后期設(shè)備維護(hù)時(shí)供電；當(dāng)需要移動(dòng)浮船1設(shè)備時(shí)，收起地錨9，開啟浮船動(dòng)力系統(tǒng)10，從而將浮船1設(shè)備移動(dòng)。

上述具體實(shí)施方式不能作為對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，對本實(shí)用新型實(shí)施方式所做出的任何替代改進(jìn)或變換均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。

本實(shí)用新型未詳述之處，均為本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。