CN105227061A - 水上光伏板固定系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水上光伏板固定系统，包括浮箱(1)，所述浮箱(1)的顶面两端或者两个侧面设置有光伏板安装部件，且每两个浮箱(1)构成一平台单元，同一平台单元的浮箱(1)之间通过若干连接件(7)连接；相邻的平台单元之间通过连接件或者浮箱(1)相邻侧面上的匹配结构紧固连接。本发明将光伏板(8)设置在两个浮箱(1)之间的水域上方，充分利用光伏板与水面之间的持续循环水冷原理实现双重持续循环冷却光伏板，提高了光伏板的输出功率，延长光伏板材料的寿命。此外，本发明中的浮箱(1)采用实心结构，避免了浮箱(1)日久老化开裂后而下沉，便于回收利用，也使得浮动平台更加稳固。

Description

水上光伏板固定系统

技术领域

本发明涉及光伏发电，具体地，涉及一种水上光伏板固定系统。

背景技术

我国是世界上少数几个以煤为主要能源的国家，一次性能源生产和消费65％左右为煤炭，大量使用煤炭，使66％的中国城市大气中颗粒物含量以及22％的城市空气二氧化硫含量超过国家空气质量二级标准。煤炭、化石能源使用过程排放出大量的污染物，导致大气污染和酸雨污染，造成了中国城市空气质量的严重恶化。2001年世界银行发展报告列举的世界污染最严重的20个城市中，中国占了16个。大气污染严重的地区，呼吸道疾病总死亡率和发病率都高于轻污染区。慢性支气管炎症状随大气污染程度的增高而加重。在中国11个最大城市中，空气中的烟尘和细颗粒物每年使5万人夭折，40万人感染上慢性支气管炎。世界银行根据目前发展趋势预计，2020年中国燃煤污染导致的疾病需付出经济代价达3900亿美元，占国内生产总值的13％。这已经引起中国政府的高度重视。面对当前煤炭、化石能源消耗带来的严重环境危机，调整能源结构已迫在眉睫。

根据国家发改委的“中国光伏产业发展研究报告(2006-2007)”，如果没有新的探测，目前全球石油仅够用45年，而中国仅够用15年；全球天然气仅够用61年，而中国仅够用30年；全球煤仅够用230年，而中国仅够用81年；甚至作为核电的铀矿全球仅够用71年，而中国仅够用50年。中国作为最大的发展中国家，能源紧缺的问题更加严重。所以急需寻找替代能源，太阳能作为一种丰富、洁净和可再生的新能源，它的开发利用对缓解能源危机、保护生态环境和保证经济的可持续发展意义重大。

对于占地较广的大型光伏电站而言，日照时间长且拥有大片廉价荒漠化土地的西部地区无疑是第一选择。但是由于西部地区远离负荷中心，因此部分地区光伏电站的弃光问题一直没有很好地解决。而在东部地区发展光伏电站，虽然不愁并网，但是东部地区人口稠密、稀缺的土地资源成为制约大型光伏电站发展绕不过去的坎。因此，需要寻找一种不占用耕地、商业用地等有用土地资源的方式来发展光伏。而水上光伏电站模式可以很好的解决土地资源稀缺这一棘手问题，我国很多地区丰富的河流弯道、湖泊、鱼塘、水库等资源让人口密集、土地稀缺、用电负荷较大的地方发展光伏发电成为可能。

目前,国外国内基本都是采用大型地面光伏电站发电以及屋顶光伏发电的模式，几乎没有利用水面资源进行光伏发电，而仅有的设计为，在水面上搭建一个由若干个小浮体组成的基本没有缝隙的浮动平台，光伏板直接铺在浮动平台上或者再在浮动平台上搭建金属支架，用于安装光伏板，这样的设计方案因抗风压、抗风浪效果不好，利用风冷原理，导致光伏板的发电效率不高，一直限制了水上光伏电站的运用和发展。现在的水上电站平台装置均由空心的塑料浮箱构成，随着使用时间的增加，空心的塑料浮箱存在老化开裂的问题，破损后的塑料浮箱由于内部灌水使其浮力下降，甚至出现下沉的危险。以这种空心塑料浮箱作为水上光伏电站的浮子，使用寿命短，不利于回收，因此需要对水上光伏板固定系统进行发明设计，推出一款加工简单、价格低廉、节能环保、方便安装、易于操作、能二次回收利用的浮动平台装置，推进水上光伏电站的运用发展，促进光伏行业的技术进步，突破光伏电站建设场地的限制。

因此，设计一款加工简单、价格低廉、节能环保、方便安装、易于操作、能二次回收利用的浮动平台装置，该装置能够使水上光伏电站抗强风压、抗强风浪，且能实现光伏板与水面形成良好闭合空间，能够让光伏板与水面持续的发生热交换，提高光伏板的功率输出。

解决水上光伏电站的抗风压、抗风浪、抗腐蚀以及光伏板的冷却问题，延长光伏电站的使用寿命及提高功率输出。推进水上光伏电站的运用发展，促进光伏行业的技术进步，突破光伏电站建设场地的限制。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种水上光伏板固定系统。

根据本发明提供的水上光伏板固定系统，包括浮箱，浮箱为两个以上，所述浮箱的顶面两端或者两个侧面设置有光伏板安装部件，且每两个以上浮箱构成一平台单元，同一平台单元的浮箱之间通过若干连接件连接；其中，所述浮箱内部为实心结构。

优选地，光伏板安装部件包括第一安装槽、第二安装槽；所述浮箱的一个侧面或者顶面的一端上设置有第一安装槽，所述浮箱的另一个侧面或者顶面的另一端上设置有第二安装槽。

优选地，同一平台单元的两个浮箱分别记为浮箱A、浮箱B，浮箱A、浮箱B之间通过若干连接件连接，且所述浮箱A、浮箱B之间存在间隙，所述间隙构成通风通道，所述通风通道的底面边界由浮箱A与浮箱B之间的水面界定。

优选地，所述浮箱的顶面两端不等高。

优选地，还包括光伏板，其中，光伏板的一端紧固安装在浮箱A的第一安装槽上，所述光伏板的另一端紧固安装在浮箱B的第二安装槽上。

优选地，所述浮箱A的第一安装槽与浮箱B的第二安装槽之间还通过承托杆连接，所述光伏板放置在承托杆上。

优选地，浮箱顶面两端的高度差以及同一平台单元中两个浮箱之间的距离，使得光伏板的表面呈倾斜状态，其中，光伏板的倾角范围为5至40度。

优选地，相邻的平台单元之间通过连接件或者浮箱之间相邻侧面上的匹配结构紧固连接。

优选地，所述多个平台单元紧固连接后通过沉锚、打地桩、铁链中的任一种或者任多种方式固定浮在水面上。

优选地，所述浮箱为塑料、高分子材料、轻质金属材料、无机非金属材料中的任一种或任多种材料制成的实心浮子。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明由前后两个小浮箱构成，省去中间直接支撑光伏板的浮箱，简化结构，最大限度的节省材料，安装时将光伏板的一侧插入浮箱的安装槽内，另一侧安装在另一个浮箱的相邻安装槽上，省去了支撑件，安装快速简单。

2、本发明提供了一种加工简单、方便安装、易于操作、节能环保、能够回收利用的运用于水上的浮动平台装置，突破了光伏电站安装场地的限制，促进了光伏行业的发展。

3、本发明中的光伏板设置在前后两个小浮箱上紧贴于水面，因此能够利用光伏板正面进行风冷，背面利用光伏板与浮箱形成的闭合空间内部持续循环水冷原理，双重持续循环冷却光伏板，极大的提高光伏板的输出功率，以及延长光伏板材料本身的衰减周期，增加使用寿命。

4、本发明中的装置上的水上光伏电站覆盖在水体上，能够阻挡藻类植物进行光合作用，抑制藻类的生长，减少水体污染；并且水上光伏板固定系统与光伏板形成一个封闭循环系统，减少水分蒸发到空气中，故能增强水体环境的水分保有量。

5、传统的空心浮箱随着使用时间的增加，容易出现破损、开裂问题，因此浮箱内部灌水，浮力下降，从而影响水上电站平台的稳定性；本发明将主浮箱和马道浮箱设置为实心的结构，采用轻质的材料制成，便于回收再利用，也避免了传统的空心浮箱易破损、易老化开裂的问题。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为安装上光伏板的水上光伏电站浮动平台的单元结构的主视图；

图2为浮箱的俯视图；

图3为浮箱的主视图；

图4为浮箱的右视图；

图5为浮箱的左视图；

图6为安装上光伏板的水上光伏电站浮动平台的单元结构的俯视图；

图7为未安装上光伏板的水上光伏电站浮动平台的单元结构的俯视图；

图8为具体实施例中设置有角接件的浮箱的俯视图；

图9为包含角接件的安装上光伏板的水上光伏电站浮动平台的单元结构的主视图；

图中：

1-浮箱；

2-浮箱的一个侧面；

3-浮箱顶面；

4-浮箱的另一个侧面；

5-第一安装槽；

6-第二安装槽；

7-连接件；

8-光伏板；

9-承托杆；

11-浮箱A；

12-浮箱B；

71-第一连接件；

72-第二连接件。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的水上光伏板固定系统，包括浮箱1，浮箱1为两个以上，所述浮箱1的顶面两端或者两个侧面设置有光伏板安装部件，且每两个以上浮箱1构成一平台单元，同一平台单元的浮箱1之间通过若干连接件7连接，其中，所述浮箱内部为实心结构。

具体地，同一平台单元中两个浮箱的相对面、该相对面之间的水面以及光伏板的底面，共同界定出所述通风通道的边界。

所述光伏板安装部件包括第一安装槽5、第二安装槽6；所述浮箱1的一个侧面或者顶面的一端上设置有第一安装槽5，所述浮箱1的另一个侧面或者顶面的另一端上设置有第二安装槽6。

同一平台单元的两个浮箱1分别记为浮箱A11、浮箱B12，浮箱A11、浮箱B12之间通过若干连接件7连接，且所述浮箱A11、浮箱B12之间存在间隙，所述间隙构成通风通道，所述通风通道的底面边界由浮箱A11与浮箱B12之间的水面界定。

所述浮箱1的顶面两端不等高。

所述浮动平台还包括光伏板8，其中，光伏板8的一端紧固安装在浮箱A11的第一安装槽5上，所述光伏板8的另一端紧固安装在浮箱B12的第二安装槽6上。

所述浮箱A11的第一安装槽5与浮箱B12的第二安装槽6之间还通过承托杆9连接，所述光伏板8放置在承托杆9上。

浮箱顶面3两端的高度差以及同一平台单元中两个浮箱之间的距离，使得光伏板8的表面呈倾斜状态，其中，光伏板8的倾角范围为5至40度。

相邻的平台单元之间通过连接件或者浮箱1之间相邻侧面上的匹配结构紧固连接。

具体地，如图8、图9所示，图中采用了在浮箱1的四个角上设置角接件的方式，相邻的浮箱之间可以通过螺钉紧固连接。此外还包括卡扣、卡槽等其他匹配形式对相邻的浮箱进行连接。

相邻的平台单元之间通过连接件或者浮箱1之间相邻侧面上的匹配结构紧固连接。

所述多个平台单元紧固连接后通过沉锚、打地桩、铁链中的任一种或者任多种方式固定浮在水面上。

所述浮箱1为塑料、高分子材料、轻质金属材料、无机非金属材料中的任一种或任多种材料制成的实心浮子。

具体地，如图1所示，浮箱A11和浮箱B12之间通过连接件7相连，支撑件8通过第二安装槽6固定在浮箱A11与浮箱B12相对的一个侧面上，所述浮箱A11的顶面和另一个侧面之间设置有第一安装槽5。

具体安装光伏板时，将光伏板8的一个侧边插入浮箱A12的第二安装槽6，光伏板8的另一个侧边安装在浮箱A11的第一安装槽5上，所述浮箱A11与A12由连接件7进行固定，形成一套浮动平台装置。若干套浮动平台装置互相连接构成整个浮动平台系统，该浮动平台系统的四周通过铁链固定到岸上，或者通过沉锚以及打地桩的方式把整个浮动平台系统固定住。

更进一步地，还可以通过浮箱1的两个侧面上设置侧槽直接用于紧固光伏板8，或者通过横向的卡槽方式配合承托杆9卡紧光伏板。

光伏板8在接收太阳光发电时，因为受到阳光的热辐射以及内部能量的转换，光伏板自身的温度会升高。而决定开路电压大小的是半导体的禁带宽度和费米能级，由于温度越高，其费米能级越靠近价带，所以温度越高其开路电压越小；温度与短路电流的关系是温度越高短路电流越大，但是需要注意的是这里短路电流升高的趋势要小于上面提到的开路电压下降的趋势；因为温度升高的时候开路电压下降很厉害，其幅度比短路电流升高的幅度要大，所以在温度升高的时候光伏板的总输出功率是下降的，因为P＝UI。所以需要对在工作中的光伏板进行冷却处理，减低其工作温度，提高其功率的输出。

本发明种的浮箱A11与浮箱A12中间为空旷地带，该空旷地带被光伏板8全部覆盖，光伏板8在工作时，水面蒸发吸收热量，使光伏板8最大程度的降低工作温度，提高功率输出。光伏板8与整套浮动平台构成的空间中，存在两个侧面为贯通区域，能够有效增加风的流动，降低光伏板8的热量，增加光伏板8的功率输出。

光伏板8与浮箱A11、浮箱A12以及水面基本形成了一个上部基本封闭的系统，水面蒸发的水汽遇到光伏板冷凝后回到原来的水体环境中，让水体环境最大限度的保持水分，减少水分的挥发。

更进一步地，连接件7的材质包括但不限于不锈钢、玻璃钢、塑料、金属等。

其中，本发明中的浮箱1可以设置为实心轻质六面体，能够漂浮于水面之上，所述浮箱1的材质包含但不限于塑料、高分子材料、轻质金属材料、无机非金属材料。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种水上光伏板固定系统，其特征在于，包括浮箱(1)，浮箱(1)为两个以上，所述浮箱(1)的顶面两端或者两个侧面设置有光伏板安装部件，且每两个以上浮箱(1)构成一平台单元，同一平台单元的浮箱(1)之间通过若干连接件(7)连接，其中，所述浮箱内部为实心结构。

2.根据权利要求1所述的水上光伏板固定系统，其特征在于，光伏板安装部件包括第一安装槽(5)、第二安装槽(6)；所述浮箱(1)的一个侧面或者顶面的一端上设置有第一安装槽(5)，所述浮箱(1)的另一个侧面或者顶面的另一端上设置有第二安装槽(6)。

3.根据权利要求2所述的水上光伏板固定系统，其特征在于，同一平台单元的两个浮箱(1)分别记为浮箱A(11)、浮箱B(12)，浮箱A(11)、浮箱B(12)之间通过若干连接件(7)连接，且所述浮箱A(11)、浮箱B(12)之间存在间隙，所述间隙构成通风通道，所述通风通道的底面边界由浮箱A(11)与浮箱B(12)之间的水面界定。

4.根据权利要求1所述的水上光伏板固定系统，其特征在于，所述浮箱(1)的顶面两端不等高。

5.根据权利要求3所述的水上光伏板固定系统，其特征在于，还包括光伏板(8)，其中，光伏板(8)的一端紧固安装在浮箱A(11)的第一安装槽(5)上，所述光伏板(8)的另一端紧固安装在浮箱B(12)的第二安装槽(6)上。

6.根据权利要求5所述的水上光伏板固定系统，其特征在于，所述浮箱A(11)的第一安装槽(5)与浮箱B(12)的第二安装槽(6)之间还通过承托杆(9)连接，所述光伏板(8)放置在承托杆(9)上。

7.根据权利要求4所述的水上光伏板固定系统，其特征在于，浮箱顶面(3)两端的高度差以及同一平台单元中两个浮箱之间的距离，使得光伏板(8)的表面呈倾斜状态，其中，光伏板(8)的倾角范围为5至40度。

8.根据权利要求1所述的水上光伏板固定系统，其特征在于，相邻的平台单元之间通过连接件或者浮箱(1)之间相邻侧面上的匹配结构紧固连接。

9.根据权利要求1所述的水上光伏板固定系统，其特征在于，所述多个平台单元紧固连接后通过沉锚、打地桩、铁链中的任一种或者任多种方式固定浮在水面上。

10.根据权利要求1所述的水上光伏板固定系统，其特征在于，所述浮箱(1)为塑料、高分子材料、轻质金属材料、无机非金属材料中的任一种或任多种材料制成的实心浮子。