CN102739111A - 浮动式光伏装置及其构成的浮动式光伏发电阵列 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种浮动式光伏装置及其构成的浮动式光伏发电阵列，光伏装置包括组件单元和中心控制仓，组件单元环绕在中心控制仓周围，与中心控制仓柔性连接，中心控制仓汇流四周的组件单元的电能，并由其集中向外部提供电力，相邻组件单元之间活动连接，组件单元带有浮力装置。浮力装置为可控制浮力大小的。多个本发明的浮动式光伏装置可组合而成更大的浮动式光伏发电阵列，相邻浮动式光伏装置的相邻组件单元之间活动连接。本发明的有益效果是：本浮动式光伏装置可以安全可靠的安装在水域上，并通过可控制的浮动装置提高抗风浪性，大型光伏电站可由浮动式光伏装置简单拼装组成。整个安装过程操作简单，结构成本低。

Description

浮动式光伏装置及其构成的浮动式光伏发电阵列
技术领域
本发明涉及光伏组件结构技术领域，特别是一种浮动式光伏装置及其构成的浮动式光伏发电阵列。
背景技术
光伏组件在实际户外使用时，需要支撑装置来保证组件安全可靠的工作，通常情况下光伏组件都安装于陆地上，而地球上高达70%以上的水域面积却没有得到利用。而光伏组件安装于水域上需要考虑风浪对光伏系统的危害，美国专利文献US 2009/0133732 A1公开了一个浮动太阳能装置和方法，该装置能实现光伏组件在水域上的安装，在组件底部添加浮动装置，并安装于坚固的龙骨上，但安装较为复杂且成本会很高；欧洲专利文献WO 2011/100590 A2公开了一款浮动太阳能发电站，该设计类似蜂窝结构，通过动滑轮组和浮动装置使支撑架漂浮在水面上，光伏组件放置于各六边形浮动支撑架的中心区域，大阵列可以由小阵列简单拼装组合，但抗风浪和安全性稍差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构合理、抗风浪和安全性高的浮动式光伏装置及其构成的浮动式光伏发电阵列。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种浮动式光伏装置，包括组件单元和中心控制仓，组件单元环绕在中心控制仓周围，与中心控制仓柔性连接，中心控制仓汇流四周的组件单元的电能，并由其集中向外部提供电力，相邻组件单元之间活动连接，组件单元带有浮力装置。
为了更好的提高组件的抗风浪性，浮力装置为可控制浮力大小的浮力装置。在波浪高于一定程度的情况下，减少浮力装置的浮力，使本浮动式光伏装置潜入水下，避免风浪对本浮动式光伏装置的进一步破坏。
本组件单元可以是任意形状，但是优选组件单元为正多边形。更为优选的方案为，组件单元为正三角形，六个该组件单元环绕在中心控制仓周围构成一个六边形整体。六边形浮动式光伏装置相对于其他形状的光伏装置具有的优势如下：神奇的自然界创造出了许多神奇的图形，细心观察就会发现，六边形受到了广泛的青睐。比如常见的蜂巢，雪花，龟壳上的图案，长颈鹿身上的花纹等等都是六边形的图案。自然对象的形成和生长受到周围空间和材料的影响。正六边形是能够不重叠地铺满一个平面的三种正多边形(正六边形、正方形和正三角形)之一。但是在这三种图形中，如果同样的周长，正六边形的面积最大。也就是说，六边形具有‘完全充填’和‘最具效率’的双重优势。六边形由三角形构成，同时也将三角形的稳定性传递给了构成的正六边形部件。
为方便组件单元的组装，实现模块化，降低安装难度，组件单元包括围栏构件和光伏组件，围栏构件相互连接形成用于安装光伏组件的围栏，光伏组件安装在围栏内，相邻组件单元的相邻围栏构件之间具有回转轴，围栏构件可转动地连接在回转轴上，进行相邻组件单元的活动连接。
为提高组件单元的模块化，浮力装置的优选方案为，围栏构件的中间部分为气囊仓，气囊仓内具有作为浮力装置的气囊，，中心控制仓内具有气囊充放气控制装置，气囊充放气控制装置与气囊连接。
组件单元的相邻两个围栏构件之间通过张角控制装置相互连接，并调整相邻两个围栏构件之间的夹角。
具体地，张角控制装置包括分别固定在相邻两个围栏构件端部的两个张角控制齿轮和连接件，两个张角控制齿轮通过连接件可转动连接，通过在两个张角控制齿轮之间插入与两个张角控制齿轮同时啮合的带齿环的调节棒，调节相邻两个围栏构件的张角。三角形是稳定结构，在三角形组组件单元中张角控制装置的调节棒只是在布放或者收回时作为张开收缩辅助机构使用，而当围栏构件直接构成其他多边形时，张角控制装置的调节棒用于预设定两节围栏构件之间夹角，保证多边形的稳定性，不可省略；通过马达或者人工驱动伸缩调节棒来控制张角控制齿轮转动，以达到需要的设定张角。
具体地，中心控制仓和组件单元通过锚索连接的方式柔性连接。
一种浮动式光伏发电阵列，由多个本发明的浮动式光伏装置组合而成，相邻浮动式光伏装置的相邻组件单元之间活动连接。
本发明的有益效果是：与传统陆地安装系统相比，本装置可以安全可靠的安装在水域上，并通过可控制浮力大小的浮动装置提高抗风浪性，通过正三角形的模块化设计的组件单元组合成六边形浮动式光伏装置，大型光伏电站可由六边形浮动式光伏装置简单拼装组成。整个安装过程操作简单，结构成本低，具有较强的抵御风浪的能力。
附图说明
图1是本发明的围栏构件的结构示意图；
图2是本发明的中心控制仓的结构示意图；
图3是本发明的相邻两个围栏构件的装配示意图；
图4是本发明的正六边形围栏的结构示意图；
图5是本发明的正三角形组件单元的正面结构示意图；
图6是本发明的正三角形组件单元的底面结构示意图；
图7是由正三角形组件单元构成的光伏装置的正面结构示意图；
图8是由正三角形组件单元构成的光伏装置的底面结构示意图；
图9是由正三角形组件单元构成的光伏装置的侧面结构示意图；
图10是由本发明的光伏装置构成的光伏发电阵列的结构示意图；
图中，1.组件单元,11.围栏构件,12.光伏组件,13.气囊仓,14.张角控制齿轮,15.安装板，2.中心控制仓,21.浮力仓，22.机电仓，23.锚索环，3.回转轴,4.连接件,5.调节棒。
具体实施方式
如图7、8和9所示的一种浮动式光伏装置，包括组件单元1和中心控制仓2，组件单元1环绕在中心控制仓2周围，与中心控制仓2柔性连接，中心控制仓2汇流四周的组件单元1的电能，并由其集中向外部提供电力。
如图2所示，中心控制仓2和组件单元1通过锚索连接的方式柔性连接。中心控制仓2分为底部的浮力仓21和顶部的机电仓22，浮力仓21用于给整个中心控制仓2提供浮力，机电仓22用于集中个各组件单元1的电力，提供电力输出接口，以及控制浮力仓21和组件单元1的浮力装置的浮力。
如图1和3、5、6所示的组件单元1包括围栏构件11和光伏组件12，组件单元1的相邻两个围栏构件11之间通过张角控制装置相互连接，张角控制装置包括分别固定在相邻两个围栏构件11端部的两个张角控制齿轮14和连接件4，两个张角控制齿轮14通过连接件4可转动连接，通过在两个张角控制齿轮14之间插入与两个张角控制齿轮14同时啮合的带齿环的调节棒5，调节相邻两个围栏构件11的张角。围栏构件11上具有多个凸起的安装板15，分别作为光伏组件12和围栏构件11的安装点以及组件单元1与中心控制仓2锚索连接的连接点，用于连接的锚索的一端固定在围栏构件11的安装板15上，另一端固定在中心控制仓2周围一圈的锚索环23上。
光伏组件12安装在围栏内，相邻组件单元1的相邻围栏构件11之间具有回转轴3，围栏构件11通过固定在安装板15上的扣件可转动地连接在回转轴3上，进行相邻组件单元1的活动连接。围栏构件11的中间部分为气囊仓13，气囊仓13内具有作为组件单元的浮力装置的气囊，中心控制仓2内具有气囊充放气控制装置，气囊充放气控制装置与气囊连接。
如图5、6、7、8和9所示的三个围栏构件构成正三角形的组件单元1，六个该组件单元1环绕在中心控制仓2周围构成一个六边形整体。
中心控制仓2通过接收命令或自主根据水面波动情况控制附图7中的六个组件单元的十八个气囊仓的充放气。该浮动式光伏装置可以在一定波浪程度下，随波浪弯曲。当波浪高于一定程度的情况下，浮动式光伏装置停止能源采集工作，气囊仓13放气，减弱阵列浮力，潜入水面以下，避免波浪对该浮动式光伏装置的损害。
需要指出的是，组件单,1的形状并不局限于正三角形，如图4所示，通过张角控制装置控制和保持两个围栏构件11之间的张角，不同数量的围栏构件11可以组成各种所需的正多边形。六个围栏构件11可构成正六边形的围栏。
如图10所示，该浮动式光伏装置可通过回转轴3以及固定在围栏构件11的安装板15上的扣件进一步和其他类似浮动式光伏装置相扣，组成更大的浮动式光伏发电阵列。同时也可通过该浮动式光伏装置被外部动力拖拽，实现对移动目标的供电，或者通过锚索以及岸桩对固定目标提供能源。

Claims (10)

1.一种浮动式光伏装置，其特征是：包括组件单元（1）和中心控制仓（2），所述的组件单元（1）环绕在中心控制仓（2）周围，与中心控制仓（2）柔性连接，中心控制仓（2）汇流四周的组件单元（1）的电能，并由其集中向外部提供电力，相邻组件单元（1）之间活动连接，组件单元（1）带有浮力装置。
2.根据权利要求1所述的浮动式光伏装置，其特征是：所述的浮力装置为可控制浮力大小的浮力装置。
3.根据权利要求1所述的浮动式光伏装置，其特征是：所述的组件单元（1）为正多边形。
4.根据权利要求3所述的浮动式光伏装置，其特征是：所述的组件单元（1）为正三角形，六个该组件单元（1）环绕在中心控制仓（2）周围构成一个六边形整体。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的浮动式光伏装置，其特征是：所述的组件单元（1）包括围栏构件（11）和光伏组件（12），围栏构件（11）相互连接形成用于安装光伏组件（12）的围栏，光伏组件（12）安装在围栏内，相邻组件单元（1）的相邻围栏构件（11）之间具有回转轴（3），围栏构件（11）可转动地连接在回转轴（3）上，进行相邻组件单元（1）的活动连接。
6.根据权利要求5所述的浮动式光伏装置，其特征是：所述的围栏构件（11）的中间部分为气囊仓（13），气囊仓（13）内具有作为浮力装置的气囊，中心控制仓（2）内具有气囊充放气控制装置，气囊充放气控制装置与气囊连接。
7.根据权利要求5所述的浮动式光伏装置，其特征是：所述的组件单元（1）的相邻两个围栏构件（11）之间通过张角控制装置相互连接，并调整相邻两个围栏构件（11）之间的夹角。
8.根据权利要求7所述的浮动式光伏装置，其特征是：所述的张角控制装置包括分别固定在相邻两个围栏构件（11）端部的两个张角控制齿轮（14）和连接件（4），两个张角控制齿轮（14）通过连接件（4）可转动连接，通过在两个张角控制齿轮（14）之间插入与两个张角控制齿轮（14）同时啮合的带齿环的调节棒（5），调节相邻两个围栏构件（11）的张角。
9.根据权利要求1所述的浮动式光伏装置，其特征是：所述的中心控制仓（2）和组件单元（1）通过锚索连接的方式柔性连接。
10.一种浮动式光伏发电阵列，其特征是：由多个权利要求1或2、3、4、6、7、8、9所述的浮动式光伏装置组合而成，相邻浮动式光伏装置的相邻组件单元（1）之间活动连接。
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