CN105356827A - 一种水面光伏电站的漂浮结构及其施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水面光伏电站的漂浮结构的技术方案，包括平面固定结构、支撑浮体、走道板以及设置于每个支撑浮体上的光伏组件；所述平面固定结构为网格或孔格状格栅结构，网格或孔格内用于容纳并固定支撑浮体，在数量众多的支撑浮体的共同作用下，平面固定结构与支撑浮体共同漂浮于水面上。支撑浮体的空间形状新颖奇特，为整体漂浮结构的关键功能构件。支撑浮体的功能是既向上支撑平面固定结构，又向上直接支撑光伏组件。本发明还提供了相对应的施工工艺方法，强调在施工现场就地生产发泡塑料支撑浮体，大幅度降低物流运输成本，降低工程总体造价，实现水面光伏电站的技术经济可行性目标，推进我国光伏行业的发展进程。

Description

一种水面光伏电站的漂浮结构及其施工工艺

技术领域

本发明涉及太阳能光伏技术领域，更具体的说，是涉及一种水面光伏电站的漂浮结构及其施工工艺。

背景技术

随着传统能源日渐枯竭，新能源开发利用日新月异。大规模地将太阳能转化为电能最直接的方式是建造大型地面光伏电站，然而这需要大量的土地面积。在人类居住密集的区域，土地资源及其珍贵，土地价格极其昂贵，无法支持大量的建造光伏电站，因此人们很自然地联想到利用各种水面(在此将水面看做等效土地面积)建造水面光伏电站。

目前各种水面光伏电站的设计建造方案，普遍地具有结构形状复杂、承载能力差、选材不易、工业通用性较差、施工困难用工较多、造价高昂、工程寿命较短等技术经济特征，无法大规模推广使用。

因此，研发创新提供一种具有普通适用意义的且价格低廉，可支持在水面大量建造光伏电站的技术方案或工艺方法，具有重大的现实意义。

发明内容

有鉴于此，有必要针对上述问题，提供一种水面光伏电站的漂浮结构及其施工工艺方法，可以在水面建造大型光伏电站且投资成本较低。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种水面光伏电站的漂浮结构，包括平面固定结构、若干个支撑浮体、走道板、以及设置于每个支撑浮体之上的光伏组件；

所述平面固定结构是网格状格栅结构，网格状格栅结构内的网格或孔格为收容空间，收容空间内容纳并固定支撑浮体，在若干个支撑浮体的共同作用下，所述支撑浮体支撑平面固定结构漂浮于水面上；

所述支撑浮体是为整体发泡一次成型，支撑浮体为发泡塑料，支撑浮体的底板部分位于平面固定结构的下面，支撑浮体的上部为四面围合墙体，四面围合墙体穿过平面固定结构的网格或孔格向上伸出，支撑浮体既向上支撑平面固定结构，且又向上支撑光伏组件；

所述走道板固定安装在平面固定结构之上。

作为优选的，所述的平面固定结构是由直线型材组成的网状格栅结构，直线型材的相交点由螺栓连接紧固，所谓型材为各种截面的工业产品材料，型材材质为钢材或工程塑料，型材截面形状为圆管、矩形管、C型钢、U型钢、工字钢、槽钢、角钢。

作为优选的，所述的支撑浮体由底部平板和上部四面围合墙体两部分组成，所述底部平板面积大于上部四面围合墙体的围合面积；所述底部平板面积还大于网格状格栅结构内的网格或孔格面积，所述四面围合墙体围合的平面面积小于网格状格栅结构内的网格或孔格面积；所述四面围合墙体顶部形成倾斜的平面，平面的外缘设置有凸缘。

作为优选的，上部四面围合墙体上预留设置有凹槽，预留设置有绑扎穿线孔，还设置有泄水孔，底部平板上预留设置有平衡通水孔，绑扎穿线孔内设置有硬质衬套。

作为优选的，组成网格状格栅结构的直线型材之间，其延长方向的连接采用连接板和螺栓进行连接紧固，其相交点之间采用螺栓穿孔进行连接紧固。

作为优选的，光伏组件与支撑浮体之间采用绑扎固定或(和)黏结固定。

作为优选的，平面固定结构与支撑浮体之间采用绑扎固定。

作为优选的，走道板与平面固定结构之间采用绑扎固定。

一种水面光伏电站的漂浮结构的施工工艺，包括以下步骤：

S1、进行组合场施工准备；在水域岸边的陆地上，整平施工场地形成组合场，配置塑料发泡生产成套设备以生产支撑浮体，备齐组装平面固定结构、走道板、光伏组件等物件和材料；

S2、在组合场组合小规模二元体；在组合场地定位配置若干个支撑浮体，在支撑浮体底板上组装小规模的平面固定结构，再将支撑浮体与小规模的平面固定结构绑扎固定，组合形成小规模的二元体组合体，并将小规模的二元体组合体人工搬运移动到水面上；

S3、在水面上组合小规模四元体；在水面上，在小规模的二元体组合体上安装走道板，在支撑浮体上安装固定光伏组件，组成小规模的四元体组合体；

S4、在水面上组合中等规模四元体；在水面上，将多个小规模的四元体组合体拼接形成一个中等规模的四元体组合体；

S5、在水面上组合大规模四元体；将多个中等规模的四元体组合体拖运至水域中指定的区域(即工程设计的最终位置)，逐步拼接，最终形成大规模的完整的符合设计要求的水面光伏电站的漂浮结构；

S6、进行整体水面漂浮结构的固定；通过至少四个方向向外呈辐射状，用缆绳或锚链将水面光伏电站的漂浮结构进行固定，以控制整个水面光伏电站的漂浮结构不会产生过大位移量。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、将四种构件组合为一整体漂浮于水面上，实现水面光伏电站的漂浮结构的功能，为一种既新颖又简单的漂浮结构。尤其是单个支撑浮体的空间形状新颖奇特，为整体技术方案的关键功能构件。

2、选用发泡塑料体作为支撑浮体，并采用钢材或塑料型材作为整体的平面固定结构对支撑浮体进行固定，两者均为目前工业化生产成熟产品，且易于采购，价格低廉。

3、所采用的紧固连接方式如螺栓连接，或绑扎连接，或黏结均为简单成熟的一般工艺，易于人工掌握，便于普及推广，有利于提高生产效率，降低工程造价。

4、在施工过程中采用由小拼大的组合方式，采用人工搬运移动方式，仅需人工或小型机械，极其便于在野外组织施工，有利于普及推广。

5、在施工项目现场，就地生产发泡塑料支撑浮体，大幅度降低物流运输成本，降低工程总体造价，实现水面光伏电站的技术经济可行性目标，推进水面光伏电站的发展进程，从而加大开发我国水域资源和太阳能资源的开发规模和开发深度。

附图说明

图1显示出了本发明所述的水面光伏电站漂浮结构的整体平面效果图；

图2显示出了本发明所述的水面光伏电站漂浮结构省去走道板后的平面效果图；

图3显示出了图2的局部平面放大图；

图4显示出了图3的轴测图；

图5显示出了图3的网格状格栅平面图；

图6显示了支撑浮体的基本空间形状示意图；

图7显示了支撑浮体的优化后的空间形状示意图；

图8显示了支撑浮体、平面固定结构、光伏组件、走道板的组合侧视图；

图9显示了支撑浮体、平面固定结构、光伏组件、的组合图的南侧视图；

图10显示出了本发明所述的关键的施工工艺方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明所述的一种水面光伏电站的漂浮结构及其施工工艺作进一步说明。

以下是本发明所述的一种水面光伏电站的漂浮结构及其施工工艺的较佳实例，并不因此限定本发明的保护范围。

实施例1

图1至图9显示出了一种水面光伏电站的漂浮结构，包括平面固定结构、若干个支撑浮体、走道板、以及设置于每个支撑浮体之上的光伏组件；并显示了四种基本元素的基本形状和空间关系和连接方式。

所述平面固定结构是网格状格栅结构，网格状格栅结构内的网格或孔格为收容空间，收容空间内容纳并固定支撑浮体，在若干个支撑浮体的共同作用下，所述支撑浮体支撑平面固定结构漂浮于水面上；在本申请文件中，网格状格栅结构与平面固定结构是同义词，因为其功能是将全部的支撑浮体在水平面进行组织与固定，形成整体的水面漂浮结构的主体。

所述支撑浮体是为整体发泡一次成型，支撑浮体为发泡塑料，支撑浮体的底板部分位于平面固定结构的下面，支撑浮体的上部为四面围合墙体，四面围合墙体穿过平面固定结构的网格或孔格向上伸出，支撑浮体既向上支撑平面固定结构，且又向上支撑光伏组件；所述走道板固定安装在平面固定结构之上，其安装在平面固定结构之上，进一步加强了平面固定结构的平面内整体刚度。所述电池组件是光伏行业内的标准化的工业产品，直接将光照能量转化成电能量。

本实施例中，所述的平面固定结构是由直线型材组成的网状格栅结构，直线型材的相交点由螺栓连接紧固，所谓型材为各种截面的工业产品材料，型材材质为钢材或工程塑料，型材截面形状为圆管、矩形管、C型钢，U型钢，工字钢，槽钢，角钢等。

本实施例中为了方便审阅和理解，将图1至图9上北下南左西右东的方式给图形标明方向，但并不限制在实际建设过程中的方位设置。

图1显示了一个水面光伏电站的漂浮结构的整体平面效果图，其中包括平面固定结构1，支撑浮体2，走道板3，光伏组件4，由于本图是整体平面图，支撑浮体2在光伏组件4的下方未有显示出来。

图2显示出了水面光伏电站的漂浮结构省去走道板后的的平面效果图，其中包括了平面固定结构1，支撑浮体2，光伏组件4。本图仅为了更为清楚的显示本发明的结构，将图1之中的走道板3省略。由于本图是整体平面图，支撑浮体2在光伏组件4的下方未有显示出来。

图3为本发明的结构的局部放大图，可以更加清晰地表示平面固定结构1与光伏组件4的平面关系。所述平面固定结构1是由钢铁或塑料的直线型材组成的网格状格栅结构，网格状格栅结构内的网格或孔格为收容空间，部分收容空间内容纳并固定支撑浮体，在若干个支撑浮体2的共同作用下，所述平面固定结构与支撑浮体共同漂浮于水面上。而支撑浮体2的顶面安装了光伏组件4。

图4显示了图3的的轴测图，更加清晰地显示了平面固定结构1，支撑浮体2，光伏组件4的空间关系。为了更加清晰地展示支撑浮体2的基本形状，有4块光伏组件4被略去，从而显示出支撑浮体2的基本形状。以及平面固定结构1与支撑浮体2的空间关系。完全显示出支撑浮体2的底板向上支撑网格状格栅结构，支撑浮体2的顶部直接支撑光伏组件4。

图5是将图3之中的支撑浮体2、光伏组件4省略掉，完全显示出平面固定结构1的平面图形形状，其平面图形为网格状格栅结构，标注有K字的网(孔)格内容纳并固定支撑浮体2，未标注有K字的网(孔)格内则不容纳支撑浮体2。使得每两行光伏组件4之间有留置阴影活动区，且可以在此布置人行走道板。在本图中可以看出，经向的型材在上而纬向的型材在下，其相交点用穿孔螺栓进行紧固连接。

图6显示了支撑浮体2的空间基本形状图，所述支撑浮体2包括底部的平板结构和设于平板结构之上的四面围合墙体两部分，所述四面围合墙体顶部形成一倾斜平面，所述倾斜平面的边缘设有向上凸的小凸缘21，所述小凸缘与墙顶倾斜平面配合形成了一容置光伏组件的容置区。所述上部四面围合墙体的围合平面积小于网格状格栅结构内的网格或孔格面积。所述底部平板面积大于上部四面围合墙体的围合面积形成向南北凸出的大凸缘22，所述底部平板面积还大于网格状格栅结构内的网格或孔格面积。小凸缘的作用是便于光伏组件的定位和安装，大凸缘的作用是直接向上支撑平面固定结构。

图7显示了支撑浮体2的优化设计(是基于图6的空间基本形状图的优化设计)后的空间形状图，其四面墙体的上部预留设置了凹槽，当光伏组件4与支撑浮体2组合安装后形成了光伏组件4下部的通风孔道，以利于光伏组件4底面的通风降温。墙体下部设置有排水孔，可将四面围合墙体内的积水自然排出。四面围合墙体的侧面还设置有多个小孔洞，用于穿过铁丝(或绳、索、带)将光伏组件4与支撑浮体2进行绑扎连接固定，为了防止铁丝切割发泡塑料，小孔洞内设置钢铁或硬质塑料的衬套管。底板上还设置有平衡连通孔，以平衡四面围合墙体内外的水位。支撑浮体2优化设计后的空间形状图，类似于一个倒置的四腿不等长的板凳，这是本技术方案的最重要且最关键的功能构件。

图8显示了平面固定结构1、支撑浮体2、走道板3、光伏组件4的组合图一侧的侧视图，显示了平面固定结构1支撑于支撑浮体2的凸出部分之上，走道板3安装在平面固定结构1之上，光伏组件4安装在支撑浮体2之上，光伏组件4与支撑浮体2采用铁丝绑扎固定(当然也可以采用黏结的方式)。

其重要的特征是：支撑浮体2的底板部分位于平面固定结构1的下面，支撑浮体2的上部四面围合墙体有部分位于平面固定结构1的上面，平面固定结构1位于支撑浮体2的腰部。支撑浮体2的功能是既向上支撑平面固定结构1又向上支撑光伏组件4。

图9显示了平面固定结构1、支撑浮体2、光伏组件4的组合图另一侧的侧视图。显示了平面固定结构1支撑于支撑浮体2的凸出部分之上。显示了平面固定结构1与支撑浮体2采用铁丝绑扎固定。显示了光伏组件4与支撑浮体2采用铁丝绑扎固定。显示了经向的型材在上而纬向的型材在下，其相交点用穿孔螺栓进行紧固连接。

实施例2

图10示出了一种水面光伏电站的漂浮结构的施工工艺的流程图，包括以下步骤：

S1、进行组合场施工准备。在水域岸边的陆地上，整平施工场地形成组合场，配置塑料发泡生产成套设备以生产支撑浮体2，备齐组装平面固定结构1、走道板3、光伏组件4等物件和材料；

S2、在组合场组合小规模二元体。在组合场地定位配置若干个支撑浮体2，在支撑浮体底板上组装小规模的平面固定结构1，再将支撑浮体与小规模的平面固定结构绑扎固定，组合形成小规模的二元体组合体，并将小规模的二元体组合体人工搬运移动到水面上。

S3、在水面上组合小规模四元体。在水面上，在小规模的二元体组合体上安装走道板3，在支撑浮体上安装固定光伏组件4，组成小规模的四元体组合体；

S4、在水面上组合中等规模四元体。在水面上，将多个小规模的四元体组合体拼接形成一个中等规模的四元体组合体；

S5、在水面上组合大规模四元体。将多个中等规模的四元体组合体拖运至水域中指定的区域(即工程设计的最终位置)，逐步拼接，最终形成大规模的完整的符合设计要求的水面光伏电站的漂浮结构；

S6、进行整体水面漂浮结构的固定。通过至少四个方向向外呈辐射状，用缆绳或锚链将水面光伏电站的漂浮结构进行固定，以控制整个水面光伏电站的漂浮结构不会产生过大位移量。

综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、将四种构件组合为一整体漂浮于水面上，实现水面光伏电站的漂浮结构的功能，为一种既新颖又简单的漂浮结构。尤其是单个支撑浮体的空间形状新颖奇特，为整体技术方案的最重要最关键功能构件。

2、选用发泡塑料体作为支撑浮体，并采用钢材或塑料型材作为整体的平面固定结构对支撑浮体进行固定，两者均为目前工业化生产成熟产品，且易于采购，价格低廉。

3、所采用的紧固连接方式如螺栓连接，或绑扎连接，或黏结均为简单成熟的一般工艺，易于人工掌握，便于普及推广，有利于提高生产效率，降低工程造价。

4、在施工过程中采用由小拼大的组合方式，采用人工搬运移动方式，仅需人工或小型机械，极其便于在野外组织施工，有利于普及推广。

5、在施工项目现场，就地生产发泡塑料支撑浮体，大幅度降低物流运输成本，降低工程总体造价，实现水面光伏电站的技术经济可行性目标，推进水面光伏电站的发展进程，从而加大开发我国水域资源和太阳能资源的开发规模和开发深度。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种水面光伏电站的漂浮结构，其特征在于：包括平面固定结构、若干个支撑浮体、走道板、以及设置于每个支撑浮体之上的光伏组件；

所述平面固定结构是网格状格栅结构，网格状格栅结构内的网格或孔格为收容空间，收容空间内容纳并固定支撑浮体，在若干个支撑浮体的共同作用下，所述平面固定结构漂浮于水面上；

所述支撑浮体是发泡塑料，加工生产时为整体发泡一次成型，支撑浮体的底板部分位于平面固定结构的下面，支撑浮体的上部为四面围合墙体，四面围合墙体穿过平面固定结构的网格或孔格向上伸出，支撑浮体既向上支撑平面固定结构且又向上支撑光伏组件；

所述走道板固定安装在平面固定结构之上；

所述光伏组件安装于支撑浮体顶部。

2.根据权利要求1所述的水面光伏电站的漂浮结构，其特征在于：所述的平面固定结构是由直线型材组成的网状格栅结构，直线型材的相交点由螺栓连接紧固，所谓型材为各种截面的工业产品材料，型材材质为钢材或工程塑料，型材截面形状为圆管、矩形管、C型钢、U型钢、工字钢、槽钢、角钢。

3.根据权利要求1所述的水面光伏电站的漂浮结构，其特征在于：所述的支撑浮体的由底部平板和上部四面围合墙体两部分组成，所述底部平板面积大于上部四面围合墙体的围合面积；所述底部平板面积还大于网格状格栅结构内的网格或孔格面积，四面围合墙体围合的水平面积小于网格状格栅结构内的网格或孔格面积；所述四面围合墙体顶部形成倾斜的平面，平面的外缘设置有凸缘。

4.根据权利要求3所述的水面光伏电站的漂浮结构，其特征在于：所述的支撑浮体的上部四面围合墙体上预留设置有凹槽通风孔，预留设置有绑扎穿线孔，绑扎穿线孔内设置有硬质衬套，还设置有泄水孔，支撑浮体底部平板上预留设置有平衡通水孔。

5.根据权利要求1或2所述的水面光伏电站的漂浮结构，其特征在于：所述组成网格状格栅结构的直线型材之间，其延长方向的连接采用连接板和螺栓进行连接紧固，其相交点之间采用螺栓穿孔进行连接紧固。

6.根据权利要求1所述的水面光伏电站的漂浮结构，其特征在于：所述的光伏组件与支撑浮体之间采用绑扎固定，也可以采用黏结固定。

7.根据权利要求1所述的水面光伏电站的漂浮结构，其特征在于：所述的平面固定结构与支撑浮体之间采用绑扎固定。

8.根据权利要求1所述的水面光伏电站的漂浮结构，其特征在于：所述的走道板与平面固定结构之间采用绑扎固定。

9.一种权利要求1所述的水面光伏电站的漂浮结构的施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、进行组合场施工准备；在水域岸边的陆地上，整平施工场地形成组合场，配置塑料发泡生产成套设备以生产支撑浮体，备齐组装平面固定结构、走道板、光伏组件等物件和材料；

S2、在组合场组合小规模二元体；在组合场地定位配置若干个支撑浮体，在支撑浮体底板上组装小规模的平面固定结构，再将支撑浮体与小规模的平面固定结构绑扎固定，组合形成小规模的二元体组合体，并将小规模的二元体组合体人工搬运移动到水面上；

S3、在水面上组合小规模四元体；在水面上，在小规模的二元体组合体上安装走道板，在支撑浮体上安装固定光伏组件，组成小规模的四元体组合体；

S4、在水面上组合中等规模四元体；在水面上，将多个小规模的四元体组合体拼接形成一个中等规模的四元体组合体；

S5、在水面上组合大规模四元体；将多个中等规模的四元体组合体拖运至水域中指定的区域(即工程设计的最终位置)，逐步拼接，最终形成大规模的完整的符合设计要求的水面光伏电站的漂浮结构；

S6、进行整体水面漂浮结构的固定；通过至少四个方向向外呈辐射状，用缆绳或锚链将水面光伏电站的漂浮结构进行固定，以控制整个水面光伏电站的整体漂浮结构不会产生过大位移量。