CN103986406A - 一种水上光伏组件承载单元方阵及使用其的发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水上光伏组件承载单元方阵及使用其的发电系统，其中，所述水上光伏组件承载单元方阵包括由浮动平台相互配合形成的方阵，所述方阵中相邻两列浮动平台的配合部经钢缆贯穿连接，所述钢缆经安装在方阵侧边的固定边条固定。将多个所述水上光伏组件承载单元方阵拼接起来作为光伏发电系统中光伏组件的承载体，即可实现通过光伏发电系统对水上太阳能的利用，具有结构简单、成本低、搭建方便、环境适应性强等优点，应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及一种光伏组件承载件及使用其的发电系统，具体地讲是涉及一种用于水上光伏发电的光伏组件承载单元方阵及使用其的发电系统。
背景技术
太阳能是一种取之不尽、用之不竭的能源。据估算，地球上每年接收的太阳能，相当于地球上每年燃烧其他燃料所获能量的3000倍，因此太阳能发电是最理想的新能源。随着社会经济的飞速发展，工业化生产以及日常生活对电力能源的需求不断增加，供电压力也日益增大，采用传统燃料作为电力来源，一方面要消耗常规能源，另一方面对环境造成一定的污染，在一定程度上制约了经济的发展。太阳能作为理想的可再生能源受到了许多国家的重视。随着科学技术的进步，人们加强了对太阳能等一些洁净能源的开发和利用，特别是最近几年太阳能光伏产业迅猛发展，新技术不断涌现，光伏电池成本不断下降，为发展光伏电站提供了很好的发展机遇。
目前绝大部分的光伏电站都建在陆地上、屋顶上，但土地的使用成本很高，而且还要受地域限制。我国水域面积辽阔，水上太阳能丰富，但建在水面上的光伏电站还很少，且都是仿照地面或屋顶光伏电站的模式，在水中搭设支架，再铺设光伏组件，规模比较小。事实上，受水深、水位变化、气候、工程成本、安装以及维护难度等因素的影响，并不适宜运用支架系统建设水上光伏电站，要推广水上光伏发电系统，需要提供一种具有低成本、方便搭建、环境适应性强等特点的光伏组件水上承载结构。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低、搭建以及扩展方便、环境适应性强的水上光伏组件承载结构及使用该承载结构的发电系统。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种水上光伏组件承载单元方阵，包括由浮动平台相互配合形成的方阵，所述方阵中相邻两列浮动平台的配合部经钢缆贯穿连接，所述钢缆经安装在方阵侧边的固定边条固定。其中，所述浮动平台可以采用塑料材质的中空密封结构，从而保证所述承载单元方阵所需要的浮力。
进一步地，所述浮动平台的上表面可以设有贯通槽，所述贯通槽的设置是为了方便布置连接光伏组件的连接线。
为了使所述浮动平台上的布线更规整，可以在所述贯通槽中安装连接线卡块，将所述贯通槽中的组件连接线固定。
为保证所述单元方阵的牢固性，所述钢缆还可经钢缆夹进一步固定。
为了避免所述单元方阵与其他物体的硬性碰撞对其造成损伤，所述方阵的侧边装有缓冲垫。
在所述单元方阵与其他物体发生碰撞时，相邻两个浮动平台之间也会有相互作用力，为避免该相互作用力对浮动平台造成损害，可以在相邻两个所述浮动平台之间装缓冲垫。
优选地，所述缓冲垫可以为橡胶垫。
该单元方阵是水上光伏发电系统的基本单元，通过单元方阵数量的扩展可以实现整个系统容量的扩充。除钢缆夹以外，整个单元方阵不使用任何其它的金属紧固件。浮动平台的设置可以满足整个发电系统水面部分所需要的浮力。实地施工的时候，先将并列相邻的两个浮动平台经其上的配合部配合连接，再用钢缆穿过浮动平台上的配合部，这样就完成了浮动平台相互间的连接；然后再将钢缆穿过缓冲垫、固定边条，再用钢缆夹将钢缆固定在固定边条上，依次重复后，就完成了单元方阵的搭建，非常方便。该单元方阵可以先在陆地上拼装好，再拖入水中。相邻单元方阵之间通过固定边条上的孔用钢缆连接即可。对于不同容量的发电系统，只需对单元方阵的数量进行扩展即可完成，扩容比较方便。
本发明还公开了一种使用上述水上光伏组件承载单元方阵的发电系统，包括水上光伏组件承载系统和光伏发电系统，其中，所述水上光伏组件承载系统包括相互连接的所述水上光伏组件承载单元方阵，所述光伏发电系统包括光伏组件，所述光伏组件安装在所述水上光伏组件承载单元方阵的浮动平台的上表面。
其中，光伏发电系统包括光伏组件、汇流箱、配电柜、逆变器、变压器等常规部件，光伏组件之间的串联通过组件自带的连接线就可以完成，并联连接线用来连接串联的电池组，并通过连接线卡块固定在浮动平台上，然后再连接到汇流箱，再依次与配电柜、逆变器、变压器相连，最后接入电网。
为了方便工作人员对发电系统进行各种操作和日常维护，所述发电系统还包括分布在所述单元方阵之间的走廊通道，所述走廊通道包括由钢缆连接的浮动通道板，所述浮动通道板上设有走线槽，所述走线槽上设有线缆防护板。其中，走线槽可用于布置汇流线缆，所述光伏发电系统的汇流箱可以布置在走廊通道上，汇流箱的汇流线缆可通过所述走线槽与设置在岸上的配电柜相连，且所述线缆防护板可有效保护汇流线缆。
选择性地，所述浮动通道板可选用浮动平台，所述走线槽设在所述浮动平台的下表面。即将所述浮动平台的背面朝上，用作走廊通道的正面，这样可以避免重新设计浮动通道板，从而有效节约走廊通道的制造成本。
进一步地，为了缓解水面上的波浪、阻挡上游漂来的杂物或失控的船只，保证发电系统的正常运行，所述发电系统还包括有外围防护系统，所述外围防护系统包括打入水体底部的水底桩、带圆环的钢构轨道和防护箱，其中，所述钢构轨道沿所述水上光伏组件承载系统的外围设置，所述防护箱经钢缆固定在所述钢构轨道上，所述钢构轨道上的圆环活动套设在水底桩上。这样，漂浮在水面上的部件就可以随着水位的变化进行上下纵向移动，并通过水底桩进行水平方向定位，从而大大增强了发电系统的环境适应能力。
更近一步地，为了方便对光伏组件进行清洁维护，所述发电系统还包括自清洁系统，所述自清洁系统包括钢构轨道、连接横梁、滚轮系统和运输平台，所述连接横梁两侧连接所述滚轮系统，并由所述滚轮系统控制其沿所述钢构轨道的往复运动；所述连接横梁的下部安装有高压喷淋系统；所述高压喷淋系统随着所述连接横梁沿钢构轨道运动时，喷出的高压水柱对光伏组件进行清洁。所述运输平台活动安装在所述连接横梁上，通过连接横梁在钢构轨道上的往复运动以及运输平台在连接横梁上的往复运动，可以实现运输平台在钢构轨道所包围的范围内的二维方向上的运动，以方便到达光伏组件铺设的任意位置。
本发明中，所述的浮动平台是指具有一定强度且易于相互连接的漂浮件，用于在水面上承载光伏组件，可以是实心结构的漂浮件如泡沫板等，也可以是密封空心结构的漂浮件如密封空心塑料箱体等。
本发明通过对光伏组件承载结构的改进，使得光伏组件能够在不使用支架系统的情况下设置在水面上，且结构简单、制造方便、成本低、搭建方便、扩展性强、环境适应性好、维护方便，具有广阔的应用前景，从而使得广泛利用水上太阳能成为可能。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明所述水上光伏组件承载单元方阵的结构示意图；
图2是图1的局部放大图；
图3是本发明所述发电系统的光伏组件承载系统的俯视图；
图4是本发明所述浮动通道板的结构示意图；
图5是本发明所述外围防护系统的俯视图；
图6是本发明所述外围防护系统的侧视图；
图7是本发明所述自清洁系统的俯视图；
图8是本发明所述自清洁系统的侧视图；
图9是本发明所述发电系统的光伏组件承载系统的立体结构示意图，
图中：
1、固定边条；2、钢缆夹；3、缓冲垫；4、浮动平台；5、钢缆；6、连接线卡块；7、贯通槽；8、固定边条连接孔；9、水上光伏组件承载单元方阵；10、线缆防护板；11、水底桩；12、钢构轨道、13、防护箱；14、滚轮系统；15、运输平台；16、汇流箱；17、连接横梁；18、走廊通道；19、走线槽。
具体实施方式
实施例1
如图1、图2所示的水上光伏组件承载单元方阵，包括由浮动平台 4相互配合形成的方阵，所述方阵中相邻两列浮动平台4的配合部经钢缆5贯穿连接，所述钢缆5经安装在方阵侧边的固定边条1固定并经钢缆夹2进一步固定；所述浮动平台4的上表面设有贯通槽7，且在所述贯通槽7中安装有连接线卡块6，组件连接线可设置在所述贯通槽7中并用连接线卡块6固定；所述方阵的侧边装有橡胶缓冲垫3。
具体地，所述浮动平台4的配合方式可设为凹凸交错配合，钢缆5贯穿每个浮动平台4上的凸出部位即可将相邻两列的浮动平台4连接起来，然后在每一列的末端，所述钢缆5依次穿过橡胶缓冲垫3和固定边条1，再用钢缆夹2将钢缆5进一步固定在所述固定边条1上，依次重复即可完成单元方阵的搭建。该单元方阵可在陆地上拼装好后再拖入水中，无需在水上操作，非常方便，相邻单元方阵之间可通过固定边条连接孔8用钢缆5连接。
选择性地，在相邻两个所述浮动平台4之间也可以安装缓冲垫3，且所述缓冲垫3还可以是除橡胶以外的其他可以起到缓冲作用的材料。
实施例2
如图3-9所示的发电系统，包括水上光伏组件承载系统和光伏发电系统，其中，所述水上光伏组件承载系统包括相互连接的水上光伏组件承载单元方阵9，所述光伏发电系统的光伏组件安装在所述水上光伏组件承载单元方阵9的浮动平台4的上表面；进一步地，在所述浮动平台4之间还设有走廊通道18，所述走廊通道18包括由钢缆5连接的浮动通道板，所述浮动通道板上设有走线槽19，所述走线槽19上设有线缆防护板10，且所述浮动通道板即为浮动平台4，所述走线槽19设在所述浮动平台4的下表面；在所述水上光伏组件承载系统9的外围还设有外围防护系统，所述外围防护系统包括打入水体底部的水底桩11、带圆环的钢构轨道12和防护箱13，其中，所述钢构轨道12沿所述水上光伏组件承载系统的外围设置，所述防护箱13经钢缆5固定在所述钢构轨道12上，所述钢构轨道12上的圆环活动套设在水底桩11上；更进一步地，所述发电系统还包括自清洁系统，所述自清洁系统包括钢构轨道12、连接横梁17、滚轮系统14和运输平台15，所述滚轮系统14设置在相对的两条所述钢构轨道12上，所述连接横梁17的两端分别与两侧的所述滚轮系统14连接，并由所述滚轮系统14控制其沿所述钢构轨道12的往复运动；所述连接横梁17的下部安装有高压喷淋系统；所述运输平台15活动安装在所述连接横梁17上。
选择性地，所述外围防护系统中包含的钢构轨道和所述自清洁系统中包含的钢构轨道可以一体化共同设置，也可分别设置，本实施例中即选择一体化共同设置，这样可以简化结构、节约成本。
具体而言，所述光伏发电系统包括光伏组件、汇流箱16、配电柜、逆变器、变压器等常规部件，其中，根据实际位置情况和成本核算，所述汇流箱16、配电柜、逆变器、变压器等其他附件均可选择性地布置在岸上或水面上；所述光伏组件之间的串联通过组件自带的连接线就可以完成，并联连接线用来连接串联的电池组，汇流后通过连接线卡块6固定在浮动平台4上的走线槽19内，并用线缆防护板10覆盖保护；然后连接到汇流箱16，再依次与配电柜、逆变器、变压器相连，最后接入电网。所述自清洁系统中的电动滚轮系统14安装在连接横梁17的两端，从而带动连接横梁17沿钢构轨道12做往复运动；高压喷淋系统安装在连接横梁17的下方并通过电磁阀门控制喷淋的区域，所述高压喷淋系统在沿着钢构轨道12运动时，喷出的高压水柱对光伏组件进行清洁；运输平台15活动安装在连接横梁17的上方，亦可随所述连接横梁17沿钢构轨道12作往复运动，用作物料运输平台和工作人员操作平台。
该发电系统可以大面积利用水上太阳能，且成本低、结构简单、搭建方便、环境适应性强，为推广水上光伏产业提供了有效保障。
以上实施例仅用于对本发明进行具体说明，其并不对本发明的保护范围起到任何限定作用，本发明的保护范围由权利要求确定。根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种水上光伏组件承载单元方阵，其特征在于：包括由浮动平台（4）相互配合形成的方阵，所述方阵中相邻两列浮动平台（4）的配合部经钢缆（5）贯穿连接，所述钢缆（5）经安装在方阵侧边的固定边条（1）固定。
2.根据权利要求1所述的水上光伏组件承载单元方阵，其特征在于：所述浮动平台（4）的上表面设有贯通槽（7）。
3.根据权利要求2所述的水上光伏组件承载单元方阵，其特征在于：所述贯通槽（7）中安装有连接线卡块（6）。
4.根据权利要求1所述的水上光伏组件承载单元方阵，其特征在于：所述钢缆（5）经钢缆夹（2）进一步固定。
5.根据权利要求1所述的水上光伏组件承载单元方阵，其特征在于：所述方阵的侧边装有缓冲垫（3）。
6.根据权利要求1所述的水上光伏组件承载单元方阵，其特征在于：相邻两个所述浮动平台（4）之间装有缓冲垫（3）。
7.一种包含权利要求1所述的水上光伏组件承载单元方阵的发电系统，其特征在于：包括水上光伏组件承载系统和光伏发电系统，其中，所述水上光伏组件承载系统包括相互连接的所述水上光伏组件承载单元方阵（9），所述光伏发电系统包括光伏组件，所述光伏组件安装在所述水上光伏组件承载单元方阵（9）的浮动平台（4）的上表面。
8.根据权利要求7所述的发电系统，其特征在于：还包括分布在所述浮动平台（4）之间的走廊通道（18），所述走廊通道（18）包括由钢缆（5）连接的浮动通道板，所述浮动通道板上设有走线槽（19），所述走线槽（19）上设有线缆防护板（10）。
9.根据权利要求8所述的发电系统，其特征在于：所述浮动通道板为浮动平台（4），所述走线槽（19）设在所述浮动平台（4）的下表面。
10.根据权利要求7所述的发电系统，其特征在于：还包括外围防护系统，所述外围防护系统包括打入水体底部的水底桩（11）、带圆环的钢构轨道（12）和防护箱（13），其中，所述钢构轨道（12）沿所述水上光伏组件承载系统（9）的外围设置，所述防护箱（13）经钢缆（5）固定在所述钢构轨道（12）上，所述钢构轨道（12）上的圆环活动套设在水底桩（11）上。
11.根据权利要求7-10任一项所述的发电系统，其特征在于：还包括自清洁系统，所述自清洁系统包括钢构轨道（12）、连接横梁（17）、滚轮系统（14）和运输平台（15），所述连接横梁（17）连通所述钢构轨道（12）相对的两侧，并由所述滚轮系统（14）控制其沿所述钢构轨道（12）的往复运动；所述连接横梁（17）的下部安装有高压喷淋系统；所述运输平台（15）活动安装在所述连接横梁（17）上。
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