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1、(10)申请公布号 CN 103717890 A (43)申请公布日 2014.04.09 CN 103717890 A (21)申请号 201180072456.3 (22)申请日 2011.06.17 F03D 11/04(2006.01) (71)申请人 ABB 技术有限公司 地址 瑞士苏黎世 (72)发明人 H范格伦伯格 P特韦施 (74)专利代理机构 北京市金杜律师事务所 11256 代理人 王茂华 (54) 发明名称 用于海上风电场的替代的机械和电气概念 (57) 摘要 公开了一种海上风力涡轮机机组 (100) 。 所述 海上风力涡轮机机组 (100) 包含被布置在沿所述 海上风力。
2、涡轮机机组 (100) 中的可漂浮风力涡轮 机 (102) 的塔 (110) 的纵向方向 (111) 的至少两 个相应的层上的缆绳网或网络。在每一层处的缆 绳网互连所述机组 (100) 中的风力涡轮机 (102) , 以便当整个机组 (100) 位于海上位置处时, 充分 地保持每个风力涡轮机 (102)相对于所述机组 (100) 的位置。借助于缆绳网的布置, 通过适当地 设置所述缆绳网的层间距离, 可以实现所述机组 (100) 中的每个风力涡轮机 (102) 的塔 (110) 的垂 直指向。 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.01.22 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/。
3、EP2011/060112 2011.06.17 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2012/171578 EN 2012.12.20 (51)Int.Cl. 权利要求书 3 页 说明书 14 页 附图 7 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书3页 说明书14页 附图7页 (10)申请公布号 CN 103717890 A CN 103717890 A 1/3 页 2 1. 一种海上风力涡轮机机组 (100) , 包含 : 多个风力涡轮机 (102) , 被适配为当位于海上地址时可漂浮在水上, 所述多个风力涡轮 机中的每个风力涡轮机包含支撑结构 (110。
4、) , 所述支撑结构 (110) 被适配为当位于所述海 上地址时部分地浸没在水中, 所述支撑结构具有纵向轴线 ; 所述多个风力涡轮机中的每个风力涡轮机借助于缆绳 (114) 与其它风力涡轮机中的至 少一个风力涡轮机连接, 被布置为使得相应缆绳从沿所述风力涡轮机的所述支撑结构的所 述纵向轴线 (111) 的彼此不同的至少第一位置和第二位置延伸到沿所述其它风力涡轮机中 的相应的至少一个风力涡轮机中的每个支撑结构的所述纵向轴线的彼此不同的对应的至 少第一位置和第二位置。 2. 根据权利要求 1 所述的海上风力涡轮机机组, 其中当所述多个风力涡轮机位于所述 海上地址时, 其遭受由外部条件所引起的力, 。
5、所述海上风力涡轮机机组还包含张力控制设 备 (130) , 其被适配为调节缆绳中的张力, 以便阻碍由于由外部条件在所述多个风力涡轮机 中的每个风力涡轮机的所述支撑结构的指向中相对于与重力轴线 (116) 平行的垂直方向所 引起的力的变化, 在指向中的变化将使相对于所述垂直方向的塔的所述纵向轴线的倾斜角 超过预定角度。 3. 根据权利要求 2 所述的海上风力涡轮机机组, 其中所述张力控制设备被适配为独立 地调节相应缆绳中的张力, 以便阻碍由于由外部条件在所述多个风力涡轮机中的每个风力 涡轮机的所述支撑结构的指向中相对于所述垂直方向所引起的力的变化。 4. 根据权利要求 2 或 3 所述的海上风力。
6、涡轮机机组, 其中所述张力控制设备包含弹簧 构件、 机械摆构件和波浪导向器构件中的至少一个构件以用于实现缆绳中的张力的调节, 所述波浪导向器构件被适配为阻碍波浪打击所述多个风力涡轮机中的每个风力涡轮机的 所述支撑结构。 5. 根据权利要求 2 至 4 中的任何一项所述的海上风力涡轮机机组, 还包含指向传感器 (140) , 其被适配为感测所述多个风力涡轮机中的每个风力涡轮机的所述支撑结构的所述 纵向轴线相对于所述垂直方向的倾斜角, 其中所述张力控制设备被适配为基于所感测的倾 斜角调节缆绳中的张力, 以便阻碍由于由外部条件在所述多个风力涡轮机中的每个风力涡 轮机的所述支撑结构的指向中相对于所述垂。
7、直方向所引起的力的变化。 6. 根据权利要求 2 至 5 中的任何一项所述的海上风力涡轮机机组, 还包含张力传感器 (150) , 其被适配为感测所述相应缆绳中的张力, 其中所述张力控制设备被适配为基于所感 测的所述相应缆绳中的张力来调节缆绳中的张力, 以便阻碍由于由外部条件在所述多个风 力涡轮机中的每个风力涡轮机的所述支撑结构的指向中相对于所述垂直方向所引起的力 的变化。 7. 根据权利要求 2 至 6 中的任何一项所述的海上风力涡轮机机组, 还包含运行状态传 感器 (160) , 其被适配为感测相应缆绳中的运行状态, 其中所述张力控制设备被适配为基于 所感测的相应缆绳的运行状态来调节缆绳中。
8、的张力, 以便阻碍由于由外部条件在所述多个 风力涡轮机中的每个风力涡轮机的所述支撑结构的指向中相对于所述垂直方向所引起的 力的变化。 8. 根据权利要求 7 所述的海上风力涡轮机机组, 其中所述运行状态传感器被适配为感 测相应缆绳是否与预定的缆绳故障标准相符合, 并且其中在至少一个缆绳与所述预定的故 权 利 要 求 书 CN 103717890 A 2 2/3 页 3 障标准相符合的条件下, 所述张力控制设备被适配为调节缆绳中的张力, 以便阻碍由于由 外部条件在所述多个风力涡轮机中的每个风力涡轮机的所述支撑结构的指向中相对于所 述垂直方向所引起的力的变化。 9. 根据权利要求 1 至 6 中的。
9、任何一项所述的海上风力涡轮机机组, 还包含 : 控制模块 (170) , 其被适配为监测和 / 或控制所述多个风力涡轮机中的每个风力涡轮 机的运行 ; 以及 运行状态传感器 (160) , 其被适配为感测相应缆绳的运行状态 ; 其中所述运行状态传感器被适配为感测相应缆绳是否与预定的缆绳故障标准相符合, 并且, 其中在至少一个缆绳与所述预定的故障标准相符的条件下, 所述控制模块被适配为 至少立刻使与所述预定故障标准相符合的所述至少一个缆绳耦合的至少一个风力涡轮机 停用。 10.根据权利要求1至9中的任何一项所述的海上风力涡轮机机组, 还包含至少一个锚 构件 (120) , 所述锚构件 (120)。
10、 被适配为锚定所述风力涡轮机机组, 所述至少一个锚构件连 接到所述多个风力涡轮机中相对于所述风力涡轮机机组被周边地布置的至少一个风力涡 轮机。 11. 根据权利要求 1 至 10 中的任何一项所述的海上风力涡轮机机组, 还包含互连所述 多个风力涡轮机中的每个风力涡轮机的电力汇集和 / 或通信系统 (180) , 其中所述电力汇 集和 / 或通信系统至少部分地与互连所述多个风力涡轮机的所述缆绳中的至少一些缆绳 整体布置, 所述电力汇集和/或通信系统被适配为至少汇集、 输送和/或分配由所述多个风 力涡轮机中的所述相应风力涡轮机所产生的电力, 和 / 或传送至少用于监测和 / 或控制所 述相应风力涡。
11、轮机的运行状态的去往和 / 或来自所述多个风力涡轮机中的所述相应风力 涡轮机的控制信号。 12. 根据权利要求 1 至 10 中的任何一项所述的海上风力涡轮机机组, 还包含互连所述 多个风力涡轮机中的每个风力涡轮机的电力汇集和 / 或通信系统 (180) , 其中所述电力汇 集和 / 或通信系统至少部分地包含在互连所述多个风力涡轮机的所述缆绳中的至少一些 缆绳中或由其包含, 所述电力汇集和 / 或通信系统被适配为至少汇集、 输送和 / 或分配由 所述多个风力涡轮机中的所述相应风力涡轮机所产生的电力, 和 / 或传送至少用于监测和 / 或控制所述相应风力涡轮机的运行状态的去往和 / 或来自所述多。
12、个风力涡轮机中的所述 相应风力涡轮机的控制信号。 13. 根据权利要求 1 至 12 中的任何一项所述的海上风力涡轮机机组, 其中所述第一位 置位于沿所述风力涡轮机的所述支撑结构的所述纵向轴线的较低水下位置处, 并且所述第 二位置位于沿所述风力涡轮机的所述支撑结构的所述纵向轴线的较高非水下位置处。 14. 根据权利要求 13 所述的海上风力涡轮机机组, 其中所述风力涡轮机包含被布置在 所述风力涡轮机的所述支撑结构的较高非水下端部处的转子, 其中所述第二位置位于沿所 述风力涡轮机的所述支撑结构的所述纵向轴线距离所述较高非水下端部的一段距离处, 所 述一段距离等于或超过所述转子半径。 15.根据权。
13、利要求13或 14所述的海上风力涡轮机机组, 其中所述第一位置位于所述风 力涡轮机的所述支撑结构的较低水下端部处。 16. 根据权利要求 1 至 15 中的任何一项所述的海上风力涡轮机机组, 其中从所述多个 权 利 要 求 书 CN 103717890 A 3 3/3 页 4 风力涡轮机中的至少一个所述风力涡轮机的所述支撑结构延伸的所述缆绳, 借助于被布置 在所述支撑结构上的耦合单元 (117) , 与所述支撑结构耦合, 以便使所述支撑结构能够围绕 其纵向轴线旋转。 17. 根据权利要求 1 至 16 中的任何一项所述的海上风力涡轮机机组, 其中从所述多个 风力涡轮机中的至少一个所述风力涡轮机。
14、的所述支撑结构延伸的所述缆绳被固定地布置 在所述支撑结构上。 18. 根据权利要求 1 至 17 中的任何一项所述的海上风力涡轮机机组, 其中所述多个风 力涡轮机中的至少一个所述风力涡轮机的所述支撑结构包含向所述支撑结构提供浮力的 中空部分。 权 利 要 求 书 CN 103717890 A 4 1/14 页 5 用于海上风电场的替代的机械和电气概念 技术领域 0001 本发明涉及例如包含在海上风力发电厂或海上风电场中的海上风力涡轮机机组。 特别地, 本发明涉及包含借助于缆绳布置互连的多个风力涡轮机的海上风力涡轮机机组。 背景技术 0002 公共电网或公用网络中的电力是通过将机械能转换成电能的。
15、各种能源来供应的。 随着日益增加的化石燃料成本以及从使用化石燃料的能量生成所造成的可能的环境破坏, 支持公共电网的电力中的越来越多的部分是在使用可再生能源的电厂产生的。风电厂是 此类电厂的一个示例。在风电厂或风电场中, 通常共计为数十或数百或更多的大量的风力 涡轮机可连接到电网, 以便产生电力并将电力供应给通常位于相对于风力涡轮机很远的用 户。通过电网中的输电线路或配电线路, 将风力涡轮机中所产生的电力发送给用户。 0003 例如由于与安装在陆上地址、 即位于陆地上或比较接近于海岸线的水中的风电场 相比, 关于周围环境海上风电场可以具有较少的视觉影响, 因此海上风电厂、 即位于距离海 岸线的一。
16、段距离处的海上的风电场是增长的市场。 而且, 通过将风电场安置在海上, 可减少 或消除由风力涡轮机产生的通常很大的噪音所造成的对居民的干扰。此外, 将风力涡轮机 安置在陆地上不总是期望的, 因为一般期望风力涡轮机的转子叶片位于空气层流中, 对于 陆上风电场来说, 这种要求并不是总是可以满足的, 例如由于存在诸如山、 森林、 建筑物以 及其它结构等的各种障碍。 0004 因此, 将风力涡轮机机组安置在海上距离海岸线的一段距离处已经越来越多地变 成一种共识, 在该处的水深允许将风力涡轮机固定地附着于在海底或海床处所提供的基 础。 在海上地址处, 气流不受诸如以上提及的各种障碍的存在的干扰。 此外,。
17、 如以上提及的, 从美观的角度来看, 将风力涡轮机机组安置在海上可能期望的。 0005 用于容纳和 / 或支撑海上风力涡轮机的基础结构可包含单桩基础, 其可用于将海 上风电场中的风力涡轮机的塔固定地布置在相对浅水区的海底地址, 即在海床上。在可行 地使用单桩基础的此类浅水区的海底地址处的水深通常在 10 米至 40 米之间。 0006 对于许多海岸来说, 水深随着距离海岸线的距离增加而快速增加。在大多数大约 50-80 米的水深处, 诸如以上提及的那些固定基础结可导致非常高的成本。此外, 在此类大 多数水深处安装单桩基础可能与可能很难处理的技术问题相关联。 0007 为此, 已经提出了用于在海。
18、上安置风力涡轮机的可漂浮结构。此类可漂浮结构中 的一种类型包含水下浮力室, 其支撑具有被布置在浮力室上的风力涡轮机的塔的风力涡轮 机。水下浮力室的一部分可以使用所提供的合适的压舱物进行填充, 以便使重力中心充分 地位于所述结构的水下部分的浮力中心的下面, 进而获得用于风力涡轮机的稳定的基础。 一般来说, 必须选择压舱物, 使得压舱物的重量很高的以便充分抵消作用在风力涡轮机上 的风力和波浪力。此类可漂浮结构通常单独地被系泊在海床上。然而, 特别是由于高重量 的压舱物的需求, 此类可漂浮结构一般来说与高成本相关联, 尤其是相对于安装。 说 明 书 CN 103717890 A 5 2/14 页 6。
19、 发明内容 0008 鉴于以上论述, 本发明关注的是提供能够降低除了其他以外与安装有关的成本的 海上风力涡轮机机组。 0009 为解决这一问题和其它问题, 提供了根据独立权利要求的海上风力涡轮机机组。 优选实施例由从属权利要求来限定。 0010 一般来说, 在包含多个风力涡轮机的海上风力涡轮机机组的运行期间, 能够限制 每个风力涡轮机的塔相对于垂直方向的倾斜角以便使倾斜角在倾斜角的预定范围内会是 有用的。每个风力涡轮机的塔相对于垂直方向的 “目标” 倾斜角, 即每个风力涡轮机的塔相 对于垂直方向的优选倾斜角基本上可以是 0。然而, 在风力涡轮机的转子是顺风型, 即其 中转子被布置在相应的风力涡。
20、轮机的塔的背风侧的情况下, 目标倾斜角可以是几度, 例如 2-5, 或至多 10。在那种情况下, 风力涡轮机的机舱可被布置在相对于相应塔的一个角 度处, 使得相应转子被布置为基本垂直于风的方向。然而, 在海上风力涡轮机机组的运行 中, 作用在每个风力涡轮机的风力将部分地转变成风力涡轮发电机的叶片和相关联的机械 部件的旋转能量, 并且部分地转变成使风力涡轮机的塔在风力施加的方向中片刻趋向于倾 斜, 从而, 风力涡轮机的塔的纵向轴线可相对于垂直方向趋向于呈现倾斜角度的容忍范围 外的一个角度。 0011 本发明的要旨是提供缆绳网或网络, 其被布置在沿海上风力涡轮机机组中的可漂 浮风力涡轮机的塔的纵向。
21、方向的至少两个相应层上。因此, 缆绳网或网络被布置为沿可漂 浮风力涡轮机的塔的纵向方向的至少两个不同层处。 在每个层处的所述缆绳网互连所述机 组中的所述风力涡轮机, 以便当整个机组位于海上地址处时, 充分地保持每个风力涡轮机 相对于所述机组的地址。 同时, 借助于缆绳网的布置, 通过适当地设置所述缆绳网的层间间 隔, 可以实现所述机组中的每个风力涡轮机的塔的垂直指向。与利用填充有适当重量的压 舱物的用于所述机组中的每个风力涡轮机的水下浮力室以用于在所述风力涡轮机的运行 期间, 对抗风力、 水流力和 / 或波浪力使所述风力涡轮机稳定相比, 通过提供此类缆绳网或 网络布置, 可以实现对抗当所述机组。
22、位于海上地址处时所述机组中的所述风力涡轮机可能 遭受的由于风、 水流和 / 或波浪的力, 使所述例如风电场的风力涡轮机机组中的所述风力 涡轮机的塔稳定的一种更经济的方式。 0012 根据本发明的第一方面, 提供了包含多个风力涡轮机的海上风力涡轮机机组, 当 所述风力涡轮机位于海上地址处时, 适应于可漂浮在水上。所述多个风力涡轮机中的每个 风力涡轮机包含支撑结构, 当其位于所述海上地址处时, 被适配为部分地浸没在水中。 所述 支撑结构有纵向轴线。 所述多个风力涡轮机中每个风力涡轮机借助于缆绳与其它风力涡轮 机中的至少一个风力涡轮机连接, 缆绳被布置使得相应缆绳从沿所述风力涡轮机的所述支 撑结构的。
23、所述纵向轴线的彼此不同的至少第一位置和第二位置延伸到沿其它风力涡轮机 中的相应的至少一个风力涡轮机中的每个支撑结构的所述纵向轴线的对应的彼此不同的 至少第一位置和第二位置。 0013 也就是说, 所述多个风力涡轮机中的每个风力涡轮机借助于缆绳与其它风力涡轮 机中的至少一个风力涡轮机连接, 使得所述多个风力涡轮机相互连接。 0014 当位于海上地址处时, 所述多个风力涡轮机可能遭受由外部条件引起的力。 0015 所述缆绳可被布置使得沿所述多个风力涡轮机中的每个风力涡轮机的所述支撑 说 明 书 CN 103717890 A 6 3/14 页 7 结构的所述纵向轴线的所述至少第一位置和第二位置之间的。
24、距离是这样的距离, 以便阻 碍、 抑制和 / 或反变化由于由外部条件在所述多个风力涡轮机中的每个风力涡轮机的所述 支撑结构的指向和 / 或位置中所引起的相对于与重力轴线平行的垂直方向的力, 该力在指 向中的所述变化将使所述支撑结构的所述纵向轴线相对于所述垂直方向的倾斜角超过预 定角度。 0016 因此, 沿所述多个风力涡轮机中的每个风力涡轮机的所述支撑结构的所述纵向轴 线的所述至少第一位置和第二位置之间的距离可以是这样的距离, 以便对抗所述多个风力 涡轮机中的每个风力涡轮机遭受的由外部条件所引起的力, 使所述多个风力涡轮机中的每 个风力涡轮机稳定。 0017 所述预定角度的量级可以考虑每个风力。
25、涡轮机的所述支撑结构或塔相对于所述 垂直方向的诸如以上所描述的非零目标倾斜角。 0018 如以上所论述的, 借助于本发明, 可以实现一种提供海上风力涡轮机机组, 例如, 作为风电厂的一部分或构建风电厂的更经济的方式。 0019 借助于根据本发明的所述缆绳布置来互连所述多个风力涡轮机, 可以减少或者甚 至完全消除所需的在风力涡轮机机组中将每个风力涡轮机或每个风力涡轮机的所述支撑 结构锚定或系泊到所述海底。 本发明可允许只有一个或多个例如位于所述风力涡轮机机组 的周界的风力涡轮机被锚定。这将在以下进一步描述。 0020 根据本发明的所述缆绳布置来互连所述多个风力涡轮机可允许简化所述风力涡 轮机机组。
26、的电力汇集系统, 例如用于汇集、 输送和 / 或分配由相应的风力涡轮机所产生的 电力, 因为此类电力汇集系统可以与所述缆绳布置集成在一起进行布置, 或者甚至由所述 缆绳布置构成。这将在以下进一步描述。 0021 通过本发明减少或甚至避免所需的诸如单桩基础的基础结构, 根据本发明的风力 涡轮机机组的海上地址处的安装过程可能蕴含降低的复杂度。虽然, 申请人不希望绑定到 任何理论, 但是可以预期根据本发明的风力涡轮机机组可以以下列方式被安装在海上地址 处。包括在所述机组中的所述风力涡轮机以某种形式被放置在接近海岸的相对较浅的水 中。然后, 借助于拖船等, 将所述风力涡轮机牵引或拖拽到海上的期望地址。。
27、一旦每个风力 涡轮机基本位于相对于其它风力涡轮机的期望地址, 则安装所述缆绳布置。 可能地, 位于所 述风力涡轮机机组周界处的所述风力涡轮机中的一个或若干风力涡轮机被连接到海床。 0022 所述支撑结构例如可以包含所述相应的风力涡轮机的塔和 / 或半潜式平台。 0023 因此, 所述缆绳可被布置以便从所述相应的风力涡轮机的塔延伸, 和 / 或以便从 例如被适配为支撑所述塔的半潜式平台等延伸。 0024 外部条件可包含所述多个风力涡轮机中的每个风力涡轮机遭受的环境载荷, 诸如 变化强度和方向的风、 水流和 / 或波浪施加在每个风力涡轮机上的力。因此, 由外部条件所 引起的力可以是由正遭受例如变化。
28、强度和方向的风、 水流和 / 或波浪的风力涡轮机和 / 或 支撑结构所引起的作用在所述风力涡轮机或所述风力涡轮机的支撑结构上的力。 0025 在本发明的上下文中, 缆绳意味着链条、 线材、 绳索、 和 / 或粗缆等。这些中的每一 个可由诸如钢铁、 聚合物、 金属、 合金和 / 或其混合物的合适的材料组成。 0026 在本申请的上下文中, 粗缆意味着通常用于系泊或拖拽船只或轮船的相对粗的缆 绳或绳索。 说 明 书 CN 103717890 A 7 4/14 页 8 0027 所述重力轴线可以与重力场的方向平行。 0028 缆绳中的每一种缆绳都可有预定的张力, 其中在所述相应的缆绳中的每一种缆绳 。
29、中的所述预定张力是如下张力, 以便阻碍由于由外部条件在所述多个风力涡轮机中的每一 个风力涡轮机的所述支撑结构的指向中相对于所述垂直方向所引起的力的变化。 0029 所述海上风力涡轮机机组可包含张力控制设备, 其被适配为调节缆绳中的张力, 以便阻碍以上提及的由于由外部条件在所述多个风力涡轮机中的每一个风力涡轮机的所 述支撑结构的指向中相对于所述垂直方向所引起的力的变化, 在指向中的所述变化将使所 述塔的所述纵向轴线相对于所述垂直方向的倾斜角超过预定角度。 0030 借助于此类张力控制设备, 可以实现缆绳中张力的主动调节和 / 或被动调节和 / 或控制。这将在以下进一步论述。 0031 所述张力控。
30、制设备可被适配为独立地调节相应缆绳中的张力, 以便阻碍由于由外 部条件在所述多个风力涡轮机中的每一个风力涡轮机的所述支撑结构的指向中相对于所 述垂直方向所引起的力的变化。 因此, 可相对于其它缆绳中的张力调节, 独立地调节每个缆 绳中的张力。 0032 借助于所述张力控制设备, 可以实现缆绳中张力的被动调节和 / 或控制。为此, 所 述张力控制设备例如可包含用于实现缆绳中的张力调节的弹簧构件、 机械摆构件和波浪导 向构件中的至少一个构件。这个列表不是穷尽性的。 0033 所述波浪导向构件可适用于阻碍、 减少或反向来自打击所述多个风力涡轮机中的 每一个风力涡轮机的所述支撑结构的波浪, 以便阻碍、。
31、 减少或抵消引起所述支撑结构的非 期望运动或倾斜的力。 0034 替代地或可选地, 借助于所述张力控制设备, 可实现缆绳中张力的主动调节和 / 或控制。 为此, 所述海上风力涡轮机机组可包含指向传感器, 其被适配为感测所述多个风力 涡轮机中的每一个风力涡轮机的所述支撑结构的所述纵向轴线相对于所述垂直方向的所 述倾斜角。所述张力控制设备可被适配为基于所感测的倾斜角来调节缆绳中的张力, 以便 阻碍由于由外部条件在所述多个风力涡轮机中的每一个风力涡轮机的所述支撑结构的指 向中相对于所述垂直方向所引起的力的变化。 0035 替代地或可选地, 所述海上风力涡轮机机组可包含张力传感器, 其被适配为感测 相。
32、应的缆绳中的张力。 所述张力控制设备可被适配为基于在所述相应缆绳中所感测的张力 来调节缆绳中的张力, 以便阻碍由于由外部条件在所述多个风力涡轮机中的每一个风力涡 轮机的所述支撑结构的指向中相对于所述垂直方向所引起的力的变化。 0036 替代地或可选地, 所述海上风力涡轮机机组可包含运行状态传感器, 其被适配为 感测相应的缆绳的运行状态。 所述张力控制设备可被适配为基于在所述各自缆绳中所感测 的运行状态来调节缆绳中的张力, 以便阻碍由于由外部条件在所述多个风力涡轮机中的每 一个风力涡轮机的所述支撑结构的指向中相对于所述垂直方向所引起的力的变化。 0037 缆绳的运行状态例如可包含缆绳故障, 即所。
33、述缆绳已经停止如预期的运转的状 态, 例如由于所述缆绳到支撑结构的连接被释放或丢失。缆绳的运行状态可包含缆绳退化 使得所述缆绳不能承受预定的张力的状态。 0038 替代地或可选地, 所述运行状态传感器可被适配为例如感测风力涡轮机是处于空 闲状态, 即不产生任何电力或只产生低于预定阈值的电力, 还是处于非空闲状态和 / 或风 说 明 书 CN 103717890 A 8 5/14 页 9 力涡轮机是否已经从所述风力涡轮机机组中移除, 例如, 为了维修等暂时地从所述风力涡 轮机机组中移除。 基于所述感测, 所述张力控制设备可被适配为调节缆绳中的张力, 以便阻 碍由于由外部条件在所述多个风力涡轮机中。
34、的每一个风力涡轮机的所述支撑结构的指向 中相对于所述垂直方向所引起的力的变化。 0039 所述运行状态传感器可被适配为感测相应的缆绳是否与预定的缆绳故障标准相 符合。在至少一个缆绳与所述预定的故障标准相符合的条件下, 所述张力控制设备可被适 配为调节缆绳中的张力, 以便阻碍由于由外部条件在所述多个风力涡轮机中的每一个风力 涡轮机的所述支撑结构的指向中相对于所述垂直方向所引起的力的变化。 0040 如以上所描述的所述运行状态传感器的所述感测可基于所述张力控制设备的运 行由处理单元来执行, 所述处理单元运行用于控制所述张力控制设备的适当的计算机可执 行指令或软件。 0041 例如, 在所述缆绳中的。
35、一个或多个缆绳故障的情况下, 可对所述缆绳中的一个或 多个缆绳, 或全部缆绳中的张力进行重新调节, 以便补偿或考虑已故障的缆绳或多个缆绳。 0042 所述与所述预定缆绳故障标准相符合例如可以基于模糊逻辑或一些其它形式的 逻辑或统计。 0043 另外或可选地, 所述海上风力涡轮机机组可包含一些 “冗余” 缆绳作为在一个或多 个缆绳故障的情况下的安全措施, 所述冗余缆绳以如前述中所描述的相同方式互连风力涡 轮机。用这种方式, 可以确保在缆绳中一个或多个缆绳万一故障的情况下仍起作用的缆绳 通过它们的布置能够阻碍由于由外部条件在所述多个风力涡轮机中的每一个风力涡轮机 的所述支撑结构的指向中相对于所述垂。
36、直方向所引起的力的变化。 0044 在本申请的上下文中, 冗余缆绳意味着通常不需要该缆绳以便管理以阻碍由于由 外部条件在所述多个风力涡轮机中的每一个风力涡轮机的所述支撑结构的指向中相对于 所述垂直方向所引起的力的变化, 而是在所述缆绳中的一个或多个缆绳故障的情况下需要 这些缆绳。 0045 这种冗余缆绳例如可以被布置在环境载荷预期较高的所述风力涡轮机机组中。 即, 这种冗余缆绳可被布置以便互连位于所述风力涡轮机机组中环境载荷期望较高的位置 处的所述风力涡轮机, 例如在位于所述风力涡轮机机组的周界处的风力涡轮机处, 在风力 涡轮机机组的周界处, 风、 波浪和 / 或水流在其各自主导方向中直接打击。
37、所述风力涡轮机 机组。 0046 此类冗余缆绳例如可被布置为在沿相应风力涡轮机的所述支撑结构的所述纵向 方向的不同层之间延伸。 0047 此类冗余缆绳例如可被布置为在所述风力涡轮机机组中位于彼此相互相邻的风 力涡轮机之间延伸。 0048 替代地或可选地, 此类冗余缆绳例如可被布置为在所述风力涡轮机机组中的不相 邻的风力涡轮机之间延伸, 即不是在所述风力涡轮机机组中最邻近的风力涡轮机之间, 而 是例如在所述风力涡轮机机组中的下一个最邻近的风力涡轮机之间或甚至在所述风力涡 轮机机组中位于所述风力涡轮机机组内的更远离的风力涡轮机之间。 0049 所述张力控制设备可被适配为调节缆绳中的张力, 使得所述。
38、多个风力涡轮机中的 每个风力涡轮机的所述支撑结构的所述纵向轴线相对于所述垂直方向的所述倾斜角在预 说 明 书 CN 103717890 A 9 6/14 页 10 定的角度范围内。 在相对于所述垂直方向的几度的角度范围内的相对于所述垂直方向的倾 斜角可被容忍例如一到五度。例如, 所述预定的角度范围可包含从 -3到 +3。 0050 为实现缆绳中张力的主动调节和 / 或控制, 所述张力控制设备例如可包含用于实 现缆绳张力调节的电机驱动单元, 诸如卷线机或绞车、 电气构件、 液压构件、 气动构件、 线性 致动器构件和 / 或摩擦盘构件。这个列表不是穷尽的。 0051 所述液压构件例如可以包含液压卷。
39、线机和 / 或绞车构件。 0052 根据一个示例, 所述张力控制设备包含用于实现缆绳中的张力调节的诸如液压卷 线机构件的液压构件和 / 或与电机耦合诸如气动卷线机构件的气动构件。 0053 所述电机可由为了调节缆绳中的张力而运行适当的计算机可执行指令或软件的 处理单元来操作, 以便阻碍由于由外部条件在所述多个风力涡轮机中的每一个风力涡轮机 的所述支撑结构的指向中相对于所述垂直方向所引起的力的变化。 所述缆绳中的张力调节 例如可以基于所述电机上的负载来执行, 其可指示当所述风力涡轮机位于所述海上地址时 所遭受的由外部条件所引起的力的数量级。 0054 所述线性致动器构件可以是机械类型、 电气机械。
40、类型、 液压类型、 气动类型、 压电 类型等。此列表不是穷尽性的。 0055 所述海上风力涡轮机机组可包含控制模块, 其被适配为监测和 / 或控制所述多个 风力涡轮机中的每个风力涡轮机的运行。 0056 所述海上风力涡轮机机组可包含运行状态传感器, 其被适配为感测相应缆绳的运 行状态。 0057 所述运行状态传感器可适用于感侧相应缆绳是否符合预定的缆绳故障标准。 在至 少一个缆绳与所述预定的故障标准相符的条件下, 所述控制模块可被适配为至少立刻使与 与所述预定的故障标准相符的至少一个缆绳耦合的至少一个风力涡轮机停用。 0058 例如, 在缆绳中的一个缆绳要故障的情况下, 可关掉风力涡轮机中的一。
41、个或多个 风力涡轮机的电机。 可关掉与已经故障的缆绳耦合的一个风力涡轮机或多个风力涡轮机中 的至少一个电机或多个电机。 通过关掉电机, 所述电机上的负载, 进而整个风力涡轮机上的 负载可变的更小, 这是由于与所述电机旋转相比, 当关掉所述电机时所述电机遭受更小的 风力。 0059 在已经停用风力涡轮机的情况下, 所述风力涡轮机可以至少暂时地设有合适的补 充压舱物或附加压舱物, 以便增加所述风力涡轮机的支撑结构的稳定性, 有关于所述支撑 结构的所述纵向轴线相对于所述垂直方向的倾斜角的偏离以致于超过预定角度。 0060 为了至少暂时地使风力涡轮机装有补充压舱物或附加压舱物, 诸如水和 / 或沙子 。
42、的合适的介质例如可以以使得所述支撑结构的重心朝向所述支撑结构的水下部分的更低 端转移的方式, 注入到所述风力涡轮机的所述支撑结构的中空部分。 当不再需要时, 所述沙 子和 / 或水可以从所述支撑结构的所述中空部分抽出。 0061 所述海上风力涡轮机机组可包含至少一个锚构件, 其被适配为锚定所述风力涡轮 机机组。所述至少一个锚构件可连接到相对于所述风力涡轮机机组, 即相对于所述多个风 力涡轮机中的全部风力涡轮机被周边地布置的至少一个风力涡轮机。 0062 借助于所述缆绳布置将根据本发明的所述风力涡轮机机组中的所述风力涡轮机 进行互连, 可以不需要所述风力涡轮机机组中的每个风力涡轮机的系泊, 例如。
43、将每个风力 说 明 书 CN 103717890 A 10 7/14 页 11 涡轮机连接到海床。 例如, 可以只锚定位于所述风力涡轮机机组的周界处, 即在所述风力涡 轮机机组的 “边缘” 处的一个或多个风力涡轮机。通过此类配置, 所述风力涡轮机机组的锚 定或系泊可以变得较不复杂, 这是由于可以不需要锚定或系泊所述风力涡轮机机组中的每 个风力涡轮机或每个风力涡轮机的所述支撑结构。相反, 与所述机组中的每个风力涡轮机 将必须被单独地锚定或系泊到海底的情况相比, 这可要求与在海上位置处安装所述风力涡 轮机机组相关联的更少的成本。 0063 所述至少一个锚构件可以是任何适当的能够系泊一个或多个可漂浮。
44、风力涡轮机 的锚构件。例如, 所述至少一个描装置可包含吸力锚。 0064 所述海上风力涡轮机机组可被适配为被安装在海上的近海地址处。 所述至少一个 描构件可以是可释放地连接到海底。 0065 所述海上风力涡轮机机组可包含互连所述多个风力涡轮机中的每个风力涡轮机 的电力汇集和/或通信系统。 所述电力汇集和/或通信系统可被适配为至少汇集、 输送和/ 或分配由所述多个风力涡轮机中的所述相应的风力涡轮机所产生的电力, 和 / 或传送用于 至少监测和/或控制所述相应的风力涡轮机的运行状态的去往和/或来自所述多个风力涡 轮机中的所述相应的风力涡轮机的控制信号。 0066 所述电力汇集和 / 或通信控制系统。
45、例如可以被适配为向所述海上风力涡轮机机 组可连接的电网, 至少汇集、 输送和 / 或分配由所述多个风力涡轮机中的所述相应的风力 涡轮机所产生的电力。 因此, 所述海上风力涡轮机机组可构成发电厂或被包含在发电厂中。 所述电网例如可包含用于向通常位于相对于所述发电厂较远距离的用户供应电力的风力 发电厂汇集网或电网、 或公用电网。 0067 所述电力汇集和 / 或通信系统可以至少部分地与互连所述多个风力涡轮机的所 述缆绳中的至少一些缆绳整体地布置。 0068 替代地或可选地, 所述电力汇集和 / 或通信系统可以至少部分地包含在互连所述 多个风力涡轮机的所述缆绳中的至少一些缆绳中。 0069 因此, 。
46、互连根据本发明的所述风力涡轮机机组中的所述风力涡轮机的所述缆绳布 置可另外用于例如汇集、 输送和 / 或分配由所述多个风力涡轮机中的相应的风力涡轮机所 产生的电力。 由所述多个风力涡轮机中的所述相应风力涡轮机所产生的电力可在所述风力 涡轮机机组自身内和 / 或向所述海上风力涡轮机机组可连接的电网进行输送和 / 或分配。 通过此类配置, 由于直接从支撑结构到支撑结构, 例如从塔到塔对所述风力涡轮机进行连 接, 简化了电力汇集网格, 减少或者甚至消除对将每个风力涡轮机连接到安装在海底上的 海底连接器的导体的需求。 0070 沿风力涡轮机的所述支撑结构的所述纵向轴线的所述相应的至少两个不同位置 可包。
47、含沿所述风力涡轮机的所述支撑结构的所述纵向轴线的至少一个第一位置和第二位 置。 所述第一位置可位于沿所述风力涡轮机的所述支撑结构的所述纵向轴线的较低水下位 置, 并且所述第二位置可位于沿所述风力涡轮机的所述支撑结构的所述纵向轴线的较高非 水下位置。 0071 因此, 所述第二位置可在所述吃水线或水平面的上面, 并且所述第一位置可在所 述吃水线的下面。 0072 根据另一个示例, 所述第一位置和第二位置都可位于沿所述风力涡轮机的所述支 说 明 书 CN 103717890 A 11 8/14 页 12 撑结构的所述纵向轴线的相应的水下位置。 因此所述第一位置和所述第二位置都可位于所 述吃水线的下。
48、面。 所述第一位置和第二位置中的一个位置可位于沿所述风力涡轮机的所述 支撑结构的所述纵向轴线的较低水下位置, 并且另一个位置可位于沿所述风力涡轮机的所 述支撑结构的所述纵向轴线的低于但是接近于所述吃水线。 0073 根据又一个示例, 所述第一位置和第二位置都可位于所述吃水线的上面。 0074 所述风力涡轮机可包含被布置在所述风力涡轮机的所述支撑结构的较高非水下 端部处的转子。 所述第二位置可位于沿所述风力涡轮机的所述支撑结构的所述纵向轴线距 离所述较高非水下端部的一段距离处, 所述距离等于或超过所述转子的半径。 0075 术语转子半径可蕴含在所述转子叶片的旋转期间由包含在所述转子中的多个转 子。
49、叶片的尖端的旋转所限定的圆路径的半径。 因此, 所述风力涡轮机可包含转子, 该转子包 含多个转子叶片, 例如两个、 三个、 四个、 五个或六个或更多的转子叶片。 0076 也就是说, 所述第二位置可位于这种位置, 其使得当所述转子叶片旋转时, 从所述 第二位置沿所述支撑结构的所述纵向轴线延伸的缆绳偏离所述风力涡轮机的转子的转子 叶片。 0077 替代地或可选地, 所述第二位置可以位于这种位置, 其使得诸如船只的海船能够 在从所述第二位置沿所述支撑结构的所述纵向轴线延伸的缆绳下通过。 0078 所述第一位置可位于所述风力涡轮机的所述支撑结构的较低水下端部。 0079 虽然申请人不希望由任何理论来约束, 但是期望布置所述缆绳使得沿所述多个 风力涡轮机中的每个风力涡轮机的所述支撑结构的所述纵向轴线的所述第一位置和所述 第二位置之间的距离 (例如互连所述风力涡轮机的两个相应的缆绳网和网络的层之间的距 离) , 变得如可进行管理的距离那么大, 以便增加阻碍由于由外部条。