CN105162399A - 一种分体式水上光伏发电系统用浮体模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分体式水上光伏发电系统用浮体模块，包括主浮体和辅助浮体，主浮体为密闭的中空壳体，主浮体的上表面为斜面，斜面的高端和低端分别设有插槽，两个插槽的中部下方分别设有直槽；辅助浮体为密闭的中空壳体，辅助浮体的外底面的纵向和横向设有交叉的走线槽；多个所述主浮体组成一个主浮体行；多个所述辅助浮体组成一个辅助浮体行；主浮体行与辅助浮体行相间排列，组成水上光伏发电系统浮体。本发明实现了水上光伏组件支撑与安装的全部功能需求，安装简单方便，建设成本及施工难度较低，通过分体式设计，使光伏组件在最佳倾角下安装而基本不造成阴影遮挡，光伏组件背面通风散热的面积大，光伏组件散热快，使用寿命长，发电效率高。

Description

一种分体式水上光伏发电系统用浮体模块

技术领域

本发明属于光伏发电系统领域，特别涉及一种分体式水上光伏发电系统用浮体模块。

背景技术

水上光伏发电系统有效地突破了土地资源对光伏发电应用的制约，它可以安装在水库、湖泊、池塘以及水处理厂等水面上，是今后光伏发电应用的又一新选择。目前建成在水面上的光伏电站还很少，且多是仿照地面或屋顶光伏电站的模式，用浮体搭建支撑平台，再在其上安装支架系统和光伏组件。这种方式建设成本较高，不便于大面积推广应用。水上光伏发电系统的发展，需寻求一种低成本、方便搭建、环境适应性强的水上光伏系统专用浮体模块。

水上光伏发电系统同地面或屋顶光伏电站一样，存在着一个组件安装的最佳倾角，在此安装角度下光伏方阵全年可获得的太阳辐射能量最大。不同地区的最佳倾角不同，水上光伏发电系统专用浮体模块应能满足组件不同安装角度的要求。

现有的水上光伏发电系统用浮体模块采用整体式的浮体方块，其上表面为斜面，可放置至少一块组件，搭建系统时将浮体方块按行列连接成整体方阵，行列之间无明显间隙。这样在组件安装倾角较大时，浮体方块之间将造成严重的阴影遮挡，影响系统发电效率；若在光伏阵列中留出行间隙，由于浮体模块的整体性，只能每隔一行安装一行组件，组件之间的间隙明显过大，减少了水面面积的利用率，且增加了建设成本。因此，现有水上光伏发电系统用浮体模块只适用于组件微倾角安装的系统。同时，由于浮体方块整体较大，且相互之间连接紧密，影响空气流通，组件工作温度高，发电效率低，组件使用寿命短。

发明内容

现有水上光伏发电系统用浮体模块行列之间无明显间隙，易造成阴影遮挡，导致太阳能利用率低，进而导致发电效率低，只适用于组件微倾角安装的系统；且浮体方块相互之间连接紧密，空气流通慢，组件工作温度高，进一步降低发电效率，缩短光伏组件使用寿命。本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种分体式水上光伏发电系统用浮体模块。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种分体式水上光伏发电系统用浮体模块，包括若干个主浮体和若干个辅助浮体，

所述主浮体为密闭的中空壳体，该主浮体的上表面为相对于水平面的倾斜角度为α的斜面，所述斜面的长度为L，其中α为光伏组件的最佳安装倾角，L为光伏组件的纵向长度；所述斜面的高端和低端分别设有开口相对且平行的插槽，所述两个插槽的中部下方分别设有开口朝外的直槽；所述辅助浮体为密闭的中空壳体，所述辅助浮体的顶面纵向长度D为

$D=\frac{0.707Lsin\mathrm{\α}}{tan\[arcsin(0.648cos\mathrm{\α}-0.399sin\mathrm{\α})\]},$

所述辅助浮体横向长度与所述主浮体的横向长度均为S，所述辅助浮体的外底面的纵向和横向设有交叉的走线槽；

多个所述主浮体在一直线上依次排列组成一个主浮体行；多个所述辅助浮体在一直线上依次排列组成一个辅助浮体行；所述主浮体行与辅助浮体行相间排列，组成水上光伏发电系统浮体。

主浮体用于放置光伏组件，斜面的倾斜角度α根据安装地点的最佳安装倾角而定，理论上0°<α<90°，实际应用中α多在0°到60°范围内取值。

主浮体和辅助浮体均采用密闭的中空壳体结构，能提供整个发电系统水面部分所需要的浮力。主浮体和辅助浮体采用塑料制作，如HDPE、PET等，可采用吹塑、注塑、超声波焊接等塑料制品加工工艺。同时可添加一些稳定剂和增塑剂来满足水上光伏系统工作寿命的要求。

插槽用于安装光伏组件，将光伏组件固定在主浮体上。斜面低端的直槽用于排走主浮体斜面上的积水，斜面低端和高端的直槽用作光伏组件串接线缆的走线槽。

辅助浮体用于主浮体之间的连接并形成维修通道，如出现故障，操作人员可以直接踩在辅助浮体上进行故障排查及维修。辅助浮体的纵向尺寸为根据主浮体斜面角度及地理位置确定的不引起前后相邻的光伏组件阴影遮挡的最小间距，确保连接成方阵后前后行组件基本不出现阴影遮挡，最大限度地扩大光伏组件接收太阳光的面积，提高发电效率。底面交叉的走线槽用作组串汇流电缆的走线槽。

作为一种优选方式，S为光伏组件的横向长度的一半，主浮体行中相邻的两个主浮体之间具有大小为S的间距。

为保证水上光伏发电系统的安全性，其整体重心应尽可能低，因此主浮体设计为只能横向放置一块光伏组件。光伏组件左右对称地放置在主浮体之上，每一行中，相邻的光伏组件刚好紧密排列。

作为一种优选方式，所述主浮体的前、后端面两侧分别设有带连接孔的第一连接耳片，所述辅助浮体的前、后端面两侧分别设有带连接孔的第二连接耳片，多个所述主浮体利用穿过第一连接耳片的连接件在一直线上依次排列并连接组成一个主浮体行；多个所述辅助浮体利用穿过第二连接耳片的连接件在一直线上依次排列并连接组成一个辅助浮体行；

相邻的主浮体行与辅助浮体行经对应的第一连接耳片和第二连接耳片及连接件相连接。

作为一种优选方式，所述连接件为销轴。

连接件为与主浮体或辅助浮体材质相同的销轴，连接时操作简单方便，适合水面工作环境。

作为一种优选方式，所述走线槽为十字槽。

进一步地，所述主浮体上开有连通底面与上表面的通孔。

通孔用于增加光伏组件背面通风间隙。

进一步地，所述主浮体的左右两侧面向内凹陷。

作为一种优选方式，所述主浮体的左右两侧面为内凹的曲面。

两侧向内凹陷，从而光伏组件背面两侧有较大面积没有固体遮挡，增加了通风散热的面积，对光伏组件具有良好的冷却效果，从而提升发电效率。

本发明实现了水上光伏组件支撑与安装的全部功能需求，安装简单方便，建设成本及施工难度较低，通过分体式设计，使光伏组件在最佳倾角下安装而基本不造成阴影遮挡，光伏组件背面通风散热的面积大，光伏组件散热快，使用寿命长，发电效率高。

附图说明

图1是本发明一实施例的俯视图；

图2是本发明主浮体的俯视图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是本发明主浮体的左视图；

图5是本发明主浮体的主视图；

图6是本发明主浮体的后视图；

图7是本发明辅助浮体的主视图；

图8是本发明辅助浮体的仰视图。

其中1为主浮体；2为辅助浮体；3为销轴；4为斜面；5为通孔；6为第一连接耳片；7为直槽；8为插槽；9为第二连接耳片；10为十字槽。

具体实施方式

如图1至图8所示，本发明的一实施例包括若干个主浮体1和若干个辅助浮体2，

所述主浮体1为密闭的中空壳体，该主浮体1的上表面为相对于水平面的倾斜角度为α的斜面4，所述斜面4的长度为L，其中α为光伏组件的最佳安装倾角，L为光伏组件的纵向长度；所述斜面4的高端和低端分别设有开口相对且平行的插槽8，所述两个插槽8的中部下方分别设有开口朝外的直槽7；

最佳安装倾角α是为了保证全年光伏组件斜面上接收到的太阳辐射能量最大。一般来说，并网发电系统的最佳安装倾角α一般小于当地纬度5°～10°，实际设计时有专门软件(PVsyst)仿真最佳安装倾角α。

所述辅助浮体2为密闭的中空壳体，所述辅助浮体2的顶面纵向长度D为

$D=\frac{0.707LS\stackrel{\&CenterDot;}{m}\mathrm{\&alpha;}}{tan\&lsqb;arcsin(0.648cos\mathrm{\&alpha;}-0.399sin\mathrm{\&alpha;})\&rsqb;},$

所述辅助浮体2横向长度与所述主浮体1的横向长度均为S，所述辅助浮体2的外底面的纵向和横向设有十字槽10；

所述主浮体1的前、后端面两侧分别设有带连接孔的第一连接耳片6，所述辅助浮体2的前、后端面两侧分别设有带连接孔的第二连接耳片9。多个所述主浮体1利用穿过第一连接耳片6的销轴3在一直线上依次排列并连接组成一个主浮体行；多个所述辅助浮体2利用穿过第二连接耳片9的销轴3在一直线上依次排列并连接组成一个辅助浮体行；相邻的主浮体行与辅助浮体行经对应的第一连接耳片6和第二连接耳片9及连接件相连接，所述主浮体行与辅助浮体行相间排列，组成水上光伏发电系统浮体。

S为光伏组件的横向长度的一半，主浮体行中相邻的两个主浮体1之间具有大小为S的间距。

所述主浮体1上开有连通底面与上表面的通孔5。

所述主浮体1的左右两侧面为内凹的曲面。

Claims (8)

1.一种分体式水上光伏发电系统用浮体模块，其特征在于，包括若干个主浮体(1)和若干个辅助浮体(2)，

所述主浮体(1)为密闭的中空壳体，该主浮体(1)的上表面为相对于水平面的倾斜角度为α的斜面(4)，所述斜面(4)的长度为L，其中α为光伏组件的最佳安装倾角，L为光伏组件的纵向长度；所述斜面(4)的高端和低端分别设有开口相对且平行的插槽(8)，所述两个插槽(8)的中部下方分别设有开口朝外的直槽(7)；

所述辅助浮体(2)为密闭的中空壳体，所述辅助浮体(2)的顶面纵向长度D为

$D=\frac{0.707Lsin\mathrm{\&alpha;}}{tan\&lsqb;arcsin(0.648cos\mathrm{\&alpha;}-0.399sin\mathrm{\&alpha;})\&rsqb;},$

所述辅助浮体(2)横向长度与所述主浮体(1)的横向长度均为S，所述辅助浮体(2)的外底面的纵向和横向设有走线槽；

多个所述主浮体(1)在一直线上依次排列组成一个主浮体行；多个所述辅助浮体(2)在一直线上依次排列组成一个辅助浮体行；所述主浮体行与辅助浮体行相间排列，组成水上光伏发电系统浮体。

2.如权利要求1所述的分体式水上光伏发电系统用浮体模块，其特征在于，S为光伏组件的横向长度的一半，主浮体行中相邻的两个主浮体(1)之间具有大小为S的间距。

3.如权利要求1所述的分体式水上光伏发电系统用浮体模块，其特征在于，所述主浮体(1)的前、后端面两侧分别设有带连接孔的第一连接耳片(6)，所述辅助浮体(2)的前、后端面两侧分别设有带连接孔的第二连接耳片(9)，多个所述主浮体(1)利用穿过第一连接耳片(6)的连接件在一直线上依次排列并连接组成一个主浮体行；多个所述辅助浮体(2)利用穿过第二连接耳片(9)的连接件在一直线上依次排列并连接组成一个辅助浮体行；

相邻的主浮体行与辅助浮体行经对应的第一连接耳片(6)和第二连接耳片(9)及连接件相连接。

4.如权利要求3所述的分体式水上光伏发电系统用浮体模块，其特征在于，所述连接件为销轴(3)。

5.如权利要求1至4任一项所述的分体式水上光伏发电系统用浮体模块，其特征在于，所述走线槽为十字槽(10)。

6.如权利要求1至4任一项所述的分体式水上光伏发电系统用浮体模块，其特征在于，所述主浮体(1)上开有连通底面与上表面的通孔(5)。

7.如权利要求1至4任一项所述的分体式水上光伏发电系统用浮体模块，其特征在于，所述主浮体(1)的左右两侧面向内凹陷。

8.如权利要求7所述的分体式水上光伏发电系统用浮体模块，其特征在于，所述主浮体(1)的左右两侧面为内凹的曲面。