【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海洋工程，具体而言，涉及一种组合式海洋牧场风电平台及控制方法。
技术介绍
1、海上风电场多靠近高负荷海滨地区，海洋能资源丰富，不占用土地资源，适合大规模开发，但目前世界对海洋能的利用还处于初级阶段，海洋可再生能源商业化还需进一步研究发展。近年来随着国内外科技进步，风力发电有向深海发展的趋势。
2、在海洋养殖方面，海水鱼类主要利用网箱养殖，随着我国对海洋渔业需求的逐步增大，海洋牧场发展日益重要。目前大部分海洋牧场分布在近海，深海远海养殖利用却很少。想要扩大渔业生产规模，利用远深海资源，就要解决诸如电力供应、远程自动化管理、避免养殖网箱损坏降低损失等问题。
3、现有的海洋牧场和风电平台往往面临稳定性和环境适应性的挑战，传统采用固定式结构，难以适应复杂多变的海洋环境。在恶劣的海洋环境中，如何保持平台的稳定性和安全性，同时提高养殖效率和风电发电效率，是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种组合式海洋牧场风电平台及控制方法，以解决上述
技术介绍
中海洋牧场和风电平台采用固定式结构在恶劣海洋环境中难以保持平台稳定性和安全性的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种组合式海洋牧场风电平台，该基础结构包括：悬浮结构、系缆系统、系泊系统、压载系统和具有控制单元的控制系统，所述悬浮结构通过系泊系统锚接在海床上，所述悬浮结构包括中心浮筒、主浮筒和子浮筒，以中心浮筒为中心通过三个第二桁架分别对
4、所述压载系统包括第一压载舱、第二压载箱和压载泵，所述主浮筒采用混凝土预制，多层混凝土对称分隔布置，分隔布置的空间形成所述第一压载舱，子浮筒内的空间形成所述第二压载舱，所述第一压载舱和第二压载舱均通过压载管路与所述压载泵连接形成所述压载系统，所述压载泵与所述控制单元电性连接。
5、作为本专利技术的优选技术方案，所述系泊系统包括悬链线和吸力锚，所述主浮筒作为系泊系统的支点，每一所述主浮筒通过悬链线与锚固在海床的吸力锚连接。
6、作为本专利技术的优选技术方案，所述主浮筒为混凝土圆筒型或多边形结构。
7、作为本专利技术的优选技术方案，所述子浮筒为柱形结构，每个所述主浮筒的外侧对称布置两个所述子浮筒，所述子浮筒的顶部和底部由钢杆相连，通过注水自浮和排水起浮。
8、作为本专利技术的优选技术方案，所述第一桁架、第二桁架和第三桁架均为钢架结构。
9、作为本专利技术的优选技术方案，所述控制系统还包括监测元件和工作站，所述监测元件用于监测风速风向的海洋气象信息以及对应的光照状态信息，并将信息状态发送至设置在陆上的所述工作站，所述控制单元与系泊缆、系泊系统及光伏板电性连接。
10、根据上述述的一种组合式海洋牧场风电平台的控制方法，包括以下步骤：
11、s1、数据收集：通过海洋观测站收集海上历史风浪流环境数据和平台倾角数据，并对数据进行清洗和归一化预处理操作，构建数据集；
12、s2、预测模型构建：针对所述数据集，采用基于长短期记忆神经网络的方法构建预测模型，获得平台倾角预测值θp，评估预测模型性能，迭代和改进模型；
13、s3、平台倾角调整：预设平台倾角阈值，控制系统内还设有补偿机制，所述监测元件对当前风浪流环境数据和平台倾角数据进行实时监控，控制系统通过pi控制方法，并结合所述平台倾角预测值θp，动态调整平台倾角θ：
14、当θp＞倾角阈值，则调整子浮筒注水量或者排水量；
15、当θp≤倾角阈值，则控制系统提前启动预设的所述补偿机制，通过反向调整平台倾角，以主动抵消即将到来的平台倾角；
16、s4、调整子浮筒注水量或排水量：平台上设有倾角传感器实时采集平台倾角θ，当所述平台倾角θ超出倾角阈值时，所述控制系统分别计算风、浪、流产生的力矩mwind、mwave、mc以及浮力产生的力矩mb，根据动态力矩平衡方程计算得出调整子浮筒注水量或排水量所产生的力矩ma，并通过pi控制方法调整子浮筒注水量或排水量；
17、所述力矩平衡方程为：mwind+mwave+mc+mb+ma＝0；
18、其中，mwind、mwave、mc分别代表风、浪、流产生的力矩，mb是浮力产生的力矩，ma是调整子浮筒注水量或排水量所产生的力矩；
19、s5、网箱缆绳的调整：预设海浪预警阈值，利用pd控制算法根据风浪流实时监测数据自动调整网箱缆绳的松紧程度，当监测元件检测到海浪超过预警阈值时，系统自动放松缆绳，使网箱安全下沉；当监测系统发现海浪小于预警阈值时，系统将适当收紧缆绳，使网箱上提，恢复到正常工作状态。
20、具体地，在步骤s2中，使用测试集均方误差(mse)评估所述预测模型性能，所述均方误差其中，yi是真实倾角，是预测倾角，n是样本数量。
21、本专利技术的有益效果是：
22、1、通过采用中心浮筒、主浮筒与子浮筒相结合的装配式三角形桁架结构，有效分散了外部载荷，增强了整体结构的稳定性和抗风浪能力，还通过模块化设计提高了建造与维护的便捷性。
23、2、压载系统利用第一压载舱和第二压载舱结合压载泵进行动态调节，能够根据海况变化实时调整平台的吃水深度和稳定性，确保平台在不同风浪条件下的安全作业。这种灵活的压载调节机制，结合精准的控制系统，实现了对平台倾角的精确控制，有效避免了因极端天气导致的平台倾覆风险。
24、3、本专利技术的控制方法融合长短期记忆神经网络预测模型与pi控制策略，精准预测海上风浪流环境及平台倾角，并据此动态调整子浮筒注排水量，实现平台倾角的主动调控，增强抗风浪能力同时减少结构损伤。同时，集成的网箱悬挂系统结合pd控制算法，智能调节缆绳松紧，确保网箱在恶劣天气安全下沉，在正常工作状态稳定悬挂，全面保障海洋养殖生物的安全与生长环境。
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1.一种组合式海洋牧场风电平台，其特征在于：包括悬浮结构(10)、系缆系统(40)、系泊系统、压载系统和具有控制单元的控制系统，所述悬浮结构(10)通过系泊系统锚接在海床上，所述悬浮结构(10)包括中心浮筒(11)、主浮筒(12)和子浮筒(13)，以中心浮筒(11)为中心通过三个第二桁架(31)分别对应连接三个主浮筒(12)，三个主浮筒(12)两两之间通过第一桁架(21)连接围合形成三角形的装配式桁架结构(20)，每一所述主浮筒(12)通过第三桁架(32)连接两个所述子浮筒(13)，两个所述子浮筒(13)之间通过所述第三桁架(32)连接，单个主浮筒(12)和两个子浮筒(13)通过第三桁架(32)围合形成三角形的塔筒桁架结构(30)；所述系缆系统(40)包括张紧轮(41)和缆绳(42)，每一所述子浮筒(13)下方设有所述张紧轮(41)，所述张紧轮(41)上缠绕有所述缆绳(42)，相邻两个所述子浮筒(13)的所述缆绳(42)自由端连接形成一个支点用于悬挂网箱(5)，所述张紧轮(41)设有驱动电机，所述驱动电机与所述控制单元连接，用于调节缆绳(42)的长度；
2.根据权利要
3.根据权利要求1所述的一种组合式海洋牧场风电平台，其特征在于：所述主浮筒(12)为混凝土圆筒型或多边形结构。
4.根据权利要求3所述的一种组合式海洋牧场风电平台，其特征在于：所述子浮筒(13)为柱形结构，每个所述主浮筒(12)的外侧对称布置两个所述子浮筒(13)，所述子浮筒(13)的顶部和底部由钢杆相连，通过注水自浮和排水起浮。
5.根据权利要求1所述的一种组合式海洋牧场风电平台，其特征在于：所述第一桁架(21)、第二桁架(31)和第三桁架(32)均为钢架结构。
6.根据权利要求1所述的一种组合式海洋牧场风电平台，其特征在于：所述控制系统还包括监测元件和工作站，所述监测元件用于监测风速风向的海洋气象信息以及对应的光照状态信息，并将信息状态发送至设置在陆上的所述工作站，所述控制单元与系泊缆、系泊系统及光伏板电性连接。
7.根据权利要求1-6所述的一种组合式海洋牧场风电平台的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种组合式海洋牧场风电平台的控制方法，其特征在于，在步骤S2中，使用测试集均方误差(MSE)评估所述预测模型性能，所述均方误差其中，yi是真实倾角，是预测倾角，N是样本数量。
...【技术特征摘要】
1.一种组合式海洋牧场风电平台，其特征在于：包括悬浮结构(10)、系缆系统(40)、系泊系统、压载系统和具有控制单元的控制系统，所述悬浮结构(10)通过系泊系统锚接在海床上，所述悬浮结构(10)包括中心浮筒(11)、主浮筒(12)和子浮筒(13)，以中心浮筒(11)为中心通过三个第二桁架(31)分别对应连接三个主浮筒(12)，三个主浮筒(12)两两之间通过第一桁架(21)连接围合形成三角形的装配式桁架结构(20)，每一所述主浮筒(12)通过第三桁架(32)连接两个所述子浮筒(13)，两个所述子浮筒(13)之间通过所述第三桁架(32)连接，单个主浮筒(12)和两个子浮筒(13)通过第三桁架(32)围合形成三角形的塔筒桁架结构(30)；所述系缆系统(40)包括张紧轮(41)和缆绳(42)，每一所述子浮筒(13)下方设有所述张紧轮(41)，所述张紧轮(41)上缠绕有所述缆绳(42)，相邻两个所述子浮筒(13)的所述缆绳(42)自由端连接形成一个支点用于悬挂网箱(5)，所述张紧轮(41)设有驱动电机，所述驱动电机与所述控制单元连接，用于调节缆绳(42)的长度；
2.根据权利要求1所述的一种组合式海洋牧场风电平台，其特征在于：所述系泊系统包括悬链线和吸力锚，所述主浮筒(12)作为系泊系统的支点，每一所述主浮筒(12...
【专利技术属性】
技术研发人员：左华楠，林美鸿，王雪刚，温承永，董洪静，
申请(专利权)人：中交四航工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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