(19)国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(45)授权公告日(21)申请号0.7(22)申请日2018.11.20(65)同一申请的已公布的文献号申请公布号CN111372843(43)申请公布日2020.07.03(30)优先权数据1719303.82017.11.21GB(85)PCT国际申请进入国家阶段日2020.05.20(86)PCT国际申请的申请数据PCT/GB2018/0533592018.11.20(87)PCT国际申请的公布数据WO2019/102188EN2019.05.31(73)专利权人轴能源工程集团有限公司地址英国阿伯丁郡(72)发明人约翰斯蒂芬鲍罗什(74)专利代理机构北京安信方达知识产权代理有限公司11262专利代理师许春波杨明钊(51)Int.Cl.B63B21/50(2006.01)B63B35/44(2006.01)F03B13/14(2006.01)F03D13/25(2006.01)(56)对比文件CN106460775A,2017.02.22CN104229085A,2014.12.24CN102720209A,2012.10.10CN103057669A,2013.04.24CN105438411A,2016.03.30CN204452866U,2015.07.08CN101855131A,2010.10.06WO2014105004A1,2014.07.03EP2727813A1,2014.05.07GB2542548A,2017.03.29审查员(54)发明名称浮标及浮标的安装方法(57)摘要一种浮标(10)，包括中心柱(12)、外部框架(14)，该外部框架附接到中心柱，其中浮力可以由外部框架和/或由附接的浮力单元(16)提供。中心柱是负浮力的，且通常一端是开放的，以允许水流入，并产生由波浪引起的振荡水柱。这个水柱减弱了波浪或其他力对浮标的影响，从而为风力发电机提供了更稳定的基础。能够给大家提供另外的发电机来从振荡水柱提取能量。浮标通常通过一个或更多个张力腿系绳附接到锚，以保持浮力件在水面以下，也发现这增加了稳定性。锚可以是模块化重力基座锚。权利要求书2页说明书6页附图3页CN1113728431.一种浮标系统，其包括浮标，所述浮标通过一个或更多个张力腿系绳附接到锚(22)，所述浮标适于支撑风力发电机，并且包括：中心柱(12)；和外部框架(14)，其附接到所述中心柱(12)；其中浮力由所述外部框架(14)提供和/或由附接到所述外部框架(14)和所述中心柱(12)中的至少一个的浮力件(16)提供；所述中心柱(12)是负浮力的并且可浸的；其中所述浮力件(16)位于水面以下；并且其中所述中心柱具有第一端和第二端，所述第一端在使用中在水之外，所述第二端在使用中处于水中，并且所述第二端是开放的。2.依据权利要求1所述的浮标系统，其中所述中心柱(12)形成振荡水柱(OWC)。3.依据权利要求2所述的浮标系统，包括波浪能转换器。4.依据权利要求1至3中任一项所述的浮标系统，其中所述浮标具有中心支撑柱以接纳所述中心柱。5.依据权利要求1至3中任一项所述的浮标系统，其中所述浮力由附接到所述外部框架和所述中心柱(12)中的至少一个的一个或更多个罐提供。6.依据权利要求1至3中任一项所述的浮标系统，包括附接到所述浮标(10)的风力发电机(24)。7.依据权利要求1至3中任一项所述的浮标系统，其中，所述外部框架(14)是潜入水中8.依据权利要求1至3中任一项所述的浮标系统，其中所述中心柱(12)从水面(32)以下延伸至水面以上。9.依据权利要求1至3中任一项所述的浮标系统，其中所述张力腿系绳是竖直的。10.依据权利要求1至3中任一项所述的浮标系统，其中所述锚(22)是模块化重力基座11.依据权利要求1至3中任一项所述的浮标系统，其中所述浮标(10)包括利用一个或更多个系绳上的张力波动的压电系统。12.根据权利要求1至3中任一项所述的浮标系统，其中所述浮标(10)包括用于经由地下脐带缆进行电力和/或信号传输的连接件。13.一种安装浮标系统的方法，所述浮标系统是根据权利要求1‑12中任一项所述的浮标系统，所描述的方法包括：‑使用具有至少一个压载罐的安装框架(40)；‑将所述浮标(10)布置在所述安装框架上；‑将压缩的气体、流体、水或海水泵入所述至少一个压载罐和/或从所述至少一个压载罐泵出，以控制所述安装框架以及因此还有所述浮标(10)的浮力中心，和/或控制所述安装框架(40)和/或所述浮标(10)在水中的位置；‑将所述安装框架(40)和所述浮标(10)运输到海上安装场地；‑将所述浮标附接至连接到锚的一个或更多个张力腿系绳；‑使所述浮标(10)与所述安装框架(40)分离；CN111372843‑使所述浮标位于水面以下。14.根据权利要求13所述的方法，其中，在运输到海上安装场地之前，风力发电机(24)被添加到布置在所述安装框架(40)上的所述浮标(10)。CN111372843浮标及浮标的安装的步骤[0001]本发明涉及浮标，特别是用作海上风力发电机(offshorewindpoweredgenerator)的基础的浮标。[0002]随着各政府和各行业努力于去碳化能源生产，诸如风能和波浪能之类的可再生能源慢慢的变重要。然而，如果要增加这些可再次生产的能源的产量，还需要应对许多工程和环境方面的挑战。[0003]对于风力，在陆地上安装大型风电场的空间存在限制。因此，焦点慢慢的变多地转向海上场地。这些海上场地解决了陆上场地的一些缺点，但在过去都需要在海岸附近的浅水区，并且具有适合于必要基础的海床土壤，以便风力发电机的基座能够立在海床上。[0004]海上深水场地将风力发电机移离海岸，但风力发电机通常不能立在海床上。使用退役的(decommissioned)石油和天然气平台被认为是一种可能的解决方案，但其他解决方案还需要探索。[0005]根据本发明的一个方面，提供了一种浮标，包括：[0006]中心柱；和[0007]外部框架，其附接到中心柱；[0008]其中浮力由外部框架提供和/或由附接到外部框架和中心柱中的至少一个的浮力件(buoyancy)提供；和[0009]其中中心柱是负浮力的。[0010]本发明的发明人已经认识到，当浮标在使用中并在水中时，保持浮力件低于水面，并且特别是低于最低水位，提高了浮标的稳定性，因此也提高了附接或安装到浮标的任何物体的稳定性。[0011]在使用中，浮力件保持在水中，在水面以下，且特别是在最低水位以下。相反，中心柱通常从水面以下特别是最低水位以下延伸到水面以上。[0012]浮标可以是或可以被称为张力腿浮标。[0013]在使用中，外部框架可以是或可以被称为下部框架和/或水下框架。这通常是相对于中心柱而言的。 [0014] 已知张力腿浮标的浮力通常由中心结构提供。当提供一定浮力(通常是显著的浮 力)的中心结构暴露于波浪和/或涌浪(swell)时，中心结构的总浮力随着水位相对于中心 结构的变化而变化。这导致下面系绳的张力随着浮力值的变化而波动，浮力值的变化是由 于与潮汐效应和/或波浪相关的水位变化引起的，并且增加了设计一定要满足的系绳的峰值 张力。 [0015] 当本发明的浮力件附接于外部框架和中心柱中的至少一个时，浮力件可以包括一 个或更多个罐。罐可以是加压罐。罐可以是高于环境压力(通常是海水压力)约1.5巴的加压 [0016]全部或基本上全部的浮力可以由外部框架的管状构件提供。 [0017] 结构支撑件可用于将外部框架附接到中心柱。结构支撑件可以是钢丝绳和/或张 紧钢丝绳。 CN111372843 [0018]浮标和/或浮标的部件(例如中心柱)可以由钢筋混凝土制成。 [0019] 浮标通常是闭口(dumb)的，即(除了通常在中心柱的下端开口外)其没有水下开口 (sub‑surface opening)和/或当浮标在水中和/或水下时可以操作的开口；无可调压载；并 且没有绞盘(winch)。本发明的一个优点可以是，当浮标是闭口的时，浮标的可靠性在安装 期间和/或在浮标安装在水中的寿命期间得到了提高。 [0020] 在另一方面，本发明还提供了一种浮标系统，该浮标系统包括如本文所述的浮标， 该浮标通过一个或更多个张力腿系绳附接到锚，并且其中浮力件位于水面以下。 [0021] 浮标通常通过一个或更多个系绳附接到锚。浮标系统能包括锚和/或可以包括 一个或更多个张力腿系绳。一个或更多个系绳通常附接到外部框架和锚。本发明的一个优 点可以是，可以再一次进行选择外部框架的尺寸和/或直径，以便优化外部框架和锚之间的系泊偏移。 一个或更多个系绳可以被称为一个或更多个腿，和/或一个或更多个张力腿。在使用中，附 接到外部框架和锚的一个或更多个系绳通常是竖直的。 [0022] 本发明的发明人已经认识到，当浮标在水中使用时，保持浮力件低于水面，且特别 是低于最低水位，可具有在风暴条件下保持最小所需系绳张力的优点。反过来，这通常提 高了浮标的稳定性，因此也提高了附接或安装到浮标的任何物体的稳定性。 [0023] 中心柱通常具有第一端和第二端。第一端通常在最上面，并且在使用中，在水面之 外。第二端通常是最低的，并且在使用中，在水中。第一端和/或第二端可以是开放的。通常 第二端是开放的。第一端可以是开放的或封闭的或部分开放的。 [0024] 中心柱可以是可浸的。在使用中，当第二端是开放的时，水能够直接进行以下中的一 项：流入中心柱、流出中心柱和在中心柱内移动。中心柱内的水位通常将匹配或至少基本匹 配柱外的水位。这通常会降低峰值张力，且还会将浮标的系绳张力波动最小化。柱的第一端 可以是开放的或封闭的或部分开放的，以便提供阻尼效应。这种模式下的中心柱提供了一 个振荡水柱(OWC)，该振荡水柱可通过波浪能转换(WEC)用于发电。额外的OWC，WEC设备能 安装在中心柱的外部周围。 [0025] 中心柱可以包括空间框架。中心柱可具有中心支撑柱。中心支撑柱可有助于加 强中心柱和/或减少波浪荷载对中心柱的影响。中心柱空间框架在平面上可以是三角形的。 [0026] 中心柱是负浮力的，且因此空间框架通常降低峰值张力和/或将浮标的系绳张力 波动最小化。本发明的一个优点可以是，在使用中，浮标至少保持基本竖直，和/或不滚动。 [0027] 中心柱的直径可最小化，以减少海洋气象(metocean)对浮标的影响和/或减少 一个或更多个系绳上的系泊载荷和/或张力。这也能减小所需的锚的尺寸。 [0028] 当还考虑附接或安装到柱的一个或多个设备的质量时，由外部框架提供的和/或 由附接到外部框架和中心柱中的至少一个的浮力件提供的正浮力的量通常被选择成在一 个或更多个系绳上提供所需的张力。 [0029] 可以有一个或更多个系绳，通常有至少三个系绳，且一般有四个或更多个系绳。 [0030] 浮标且典型地浮标的中心柱可以容纳一个或更多个设备，这些设备包括：风力发 电机；波浪发电机；水流涡轮机；警告信号，例如光线或信标；雷达反射器；雷达桅杆；雷达天 线；主动雷达目标增强器(RTE)；LIDAR信标，风力涡轮机，例如水平或竖直轴风力涡轮机；太 阳能发电机，例如太阳能电池板；波浪能转换器(WEC)；振荡水柱(OWC)波浪能转换器；水下 电流能量转换器；记录装备；海洋气象记录设备；电池室；和通道。 CN111372843 [0031]一个或更多个设备，例如风力发电机和/或波浪发电机，通常附接到浮标，并且通 常附接到浮标的中心柱。容纳通常包括附接到。一个或更多个设备通常附接到中心柱的第 一端。中心柱的第一端可以被称为一个或更多个设备的平台。 [0032] 可选地，浮标可以包括利用一个或更多个系绳中的张力波动的压电系统。
