CN105857536A - 光伏发电用复合材料水上浮体架台系统及其制作流程 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏发电用复合材料水上浮体架台系统及其制作流程，该浮体架台系统包括复合材料浮体单元A、复合材料胶接梁或复合材料浮体单元B、复合材料拉挤型材；当采用复合材料胶接梁时：所述复合材料浮体单元A的上表面每隔一段距离开设凹槽，复合材料胶接梁搁置在凹槽内，并通过螺栓与复合材料浮体单元A连接，将多个复合材料浮体单元A沿横向连成整体；当采用复合材料浮体单元B时，复合材料浮体单元A与复合材料浮体单元B之间通过预埋钢片连成整体。本发明适用于水上光伏电站的建设，将传统高密度聚乙烯浮体单元和镀锌钢支架分别用复合材料浮体单元和拉挤型材替代，提高了整个浮体架台系统的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及浮动平台技术领域，具体说是一种绿色环保、全生命周期长、维护费用低、用于水上光伏发电的复合材料浮体架台系统及其制作流程。
背景技术
随着我国经济社会的发展，我国光伏发电进入飞速发展阶段，据统计截至2015年底，我国光伏发电累计装机容量达到4300万千瓦，超越德国成为全球规模最大的光伏市场。光伏电站的缺点之一是能量分散，占地面积大，因此，我国严格限制光伏电站占用耕地，鼓励光伏采用戈壁、沙漠、荒山。与传统地面光伏电站相比，漂浮式光伏电站将光伏发电组件安装在水面浮体上，具有不占用土地资源、减少水量蒸发、抑制藻类生长的作用，同时水体对光伏组件及电缆的冷却也可有效提高发电效率。
作为水面光伏电站的重要支撑平台，浮体架台是关系到整个光伏电站能否正常运行发电的重要环节。目前光伏电站的全生命周期为25年，浮体架台必须具有良好的抗腐蚀性能、低密度、抗冻胀、抗风浪等特性来与之匹配。现有浮体架台中的浮体单元通常采用高密度聚乙烯材料，其使用寿命在15年左右，难以满足光伏电站全生命周期25年的要求。而复合材料水上浮体架台使用寿命可达50年以上，很好地解决了以上问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术问题，提出了一种光伏发电用复合材料水上浮体架台系统及其制作流程，其绿色环保、耐腐蚀性能优异，使用寿命可达50年以上，满足光伏电站全生命周期25年的要求，可很好地应用于水上光伏电站的建设。
本发明采用的技术方案为：一种光伏发电用复合材料水上浮体架台系统，该浮体架台系统包括复合材料浮体单元A、复合材料胶接梁或复合材料浮体单元B、复合材料拉挤型材；
当采用复合材料胶接梁时：所述复合材料浮体单元A的上表面每隔一段距离开设凹槽，复合材料胶接梁搁置在凹槽内，并通过螺栓与复合材料浮体单元A连接，将多个复合材料浮体单元A沿横向连成整体；复合材料浮体单元A中设有预埋钢片，预埋钢片之间通过螺栓连接将复合材料浮体单元A沿纵向连成整体；所述复合材料拉挤型材包括复合材料次梁、复合材料主梁、复合材料竖向支撑、复合材料水平支撑；复合材料水平支撑和复合材料竖向支撑通过螺栓固定在复合材料胶接梁上，复合材料胶接梁之间通过复合材料水平支撑连接，复合材料主梁通过螺栓与复合材料竖向支撑连接，复合材料主梁上每隔一段距离通过螺栓连接固定一根复合材料次梁，太阳能电池板通过Z型连接件固定在复合材料次梁上；
当采用复合材料浮体单元B时，复合材料浮体单元A与复合材料浮体单元B之间通过预埋钢片连成整体；所述复合材料拉挤型材包括复合材料立柱、复合材料纵向连接梁、复合材料横向连接梁，复合材料立柱预埋在复合材料浮体单元B上，复合材料纵向连接梁、复合材料横向连接梁与复合材料立柱之间采用螺栓相连，太阳能电池板通过Z型连接件固定在复合材料横向连接梁上。
作为优选，所述复合材料为树脂基纤维增强复合材料，纤维可采用玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或者芳纶纤维，树脂可采用不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂或者环氧树脂。
作为优选，所述复合材料浮体单元A和复合材料浮体单元B包括复合材料面层、复合材料格构腹板和泡沫芯材，泡沫化学成分可以是聚氨酯、聚氯乙烯或者聚醚酰亚胺。
作为优选，所述复合材料胶接梁采用两根截面形状为方管型的复合材料拉挤型材胶接而成。
作为优选，所述复合材料次梁的截面形状可以是方管型、U型或者槽型，复合材料主梁、支撑、连接梁和立柱的截面形状可以是槽型、L型或者方管型。
作为优选，所述复合材料浮体单元A的长度为8-15米，复合材料胶接梁的长度为3-5米。
上述复合材料水上浮体架台系统制作流程，包括以下步骤：
a、采用拉挤成型工艺制备复合材料拉挤型材；选定纤维及树脂种类，使纤维增强材料在牵引装置的拉引下，依次经过树脂浸渍装置、预成型模、加热到给定温度的钢制主成型模和后处理炉，以制得所需复合材料拉挤型材；选择截面形状为方管型的复合材料拉挤型材，通过胶接得到复合材料胶接梁；
b、采用手糊工艺法制作复合材料浮体单元A和合材料浮体单元B；先将轻质芯材切割成所需尺寸，并固定好需预埋的钢片和复合材料立柱，在芯材上涂刷含有固化物的树脂混合物，再在其上铺贴一层按要求裁剪好的纤维织物，用刷子、压辊或刮刀压挤织物，使其均匀浸渍并排除气泡后，再涂刷树脂混合物和铺贴第二层纤维织物，反复上述过程直至达到所需厚度为止，固化、脱模得到复合材料浮体单元制品；
c、复合材料浮体单元A的上表面每隔一段距离开设凹槽，复合材料胶接梁搁置在凹槽内，通过螺栓与复合材料浮体单元A连接，将多个复合材料浮体单元A沿横向连成整体，预埋钢片之间的螺栓连接则将复合材料浮体单元A沿纵向连成整体；复合材料水平支撑和复合材料竖向支撑通过螺栓固定在复合材料胶接梁上，复合材料主梁通过螺栓与复合材料竖向支撑连接，复合材料主梁上每隔一段距离通过螺栓连接固定一根次梁，太阳能电池板通过Z型连接件固定在复合材料次梁上；
d、复合材料胶接梁可用复合材料浮体单元B替代，复合材料浮体单元A与复合材料浮体单元B之间通过预埋钢片连成整体，复合材料立柱预埋在复合材料浮体单元B上，复合材料连接梁与复合材料立柱之间采用螺栓相连，太阳能电池板通过Z型连接件固定在复合材料横向连接梁上。
有益效果：本发明通过将传统浮体架台中的高密度聚乙烯浮体单元和镀锌钢支架分别用复合材料浮体单元和拉挤型材替代，提高了整个浮体架台系统的使用寿命，解决了目前浮体架台使用寿命难以与光伏电站全生命周期相匹配的问题。
附图说明
图1为本发明复合材料浮体架台系统形式一(无太阳能电池板)；
图2为本发明复合材料浮体架台系统形式一(安置太阳能电池板)；
图3为本发明复合材料浮体架台系统形式二(无太阳能电池板)；
图4为本发明复合材料浮体架台系统形式二(安置太阳能电池板)；
图5为本发明浮体架台系统形式一中浮体单元示意图；
图6为本发明浮体架台系统形式二中浮体单元示意图；
图7为本发明浮体架台系统形式一中复合材料主梁(L型)；
图8为本发明浮体架台系统形式一中复合材料次梁(方管型)；
图9为本发明浮体架台系统形式一中复合材料胶接梁；
图10为本发明浮体架台系统形式一中复合材料水平支撑(L型)；
图11为本发明浮体架台系统形式一中复合材料竖向支撑(L型)；
图12为本发明浮体架台系统形式二中复合材料立柱(方管型)；
图13为本发明浮体架台系统形式二中复合材料纵向连接梁(槽型)；
图14为本发明浮体架台系统形式二中复合材料横向连接梁(槽型)；
图15为本发明浮体架台系统形式一中胶接梁与浮体单元连接方式示意图；
图16为本发明浮体架台系统形式一中浮体单元之间连接方式示意图；
图17为本发明浮体架台系统形式一中浮体单元内部构造示意图；
其中：1—复合材料浮体单元A；2—复合材料主梁；3—复合材料次梁；4—复合材料胶接梁；5—复合材料水平支撑；6—复合材料竖向支撑；7—太阳能电池板；8—复合材料浮体单元B；9—复合材料立柱；10—复合材料纵向连接梁；11—复合材料横向连接梁；12—螺栓；13—预埋钢片；14—泡沫芯材；15—复合材料面层；16—复合材料格构腹板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1-17所示：
一种光伏发电用复合材料水上浮体架台系统，该浮体架台系统包括复合材料浮体单元A1、复合材料胶接梁4或复合材料浮体单元B8、复合材料拉挤型材；
当采用复合材料胶接梁4时：所述复合材料浮体单元A1的上表面每隔一段距离开设凹槽，复合材料胶接梁4搁置在凹槽内，并通过螺栓12与复合材料浮体单元A1连接，将多个复合材料浮体单元A1沿横向连成整体；复合材料浮体单元A1中设有预埋钢片13，预埋钢片13之间通过螺栓12连接将复合材料浮体单元A1沿纵向连成整体；所述复合材料拉挤型材包括复合材料次梁3、复合材料主梁4、复合材料竖向支撑6、复合材料水平支撑5；复合材料水平支撑5和复合材料竖向支撑6通过螺栓12固定在复合材料胶接梁4上，复合材料胶接梁4之间通过复合材料水平支撑5连接，复合材料主梁2通过螺栓12与复合材料竖向支撑6连接，复合材料主梁2上每隔一段距离通过螺栓12连接固定一根复合材料次梁3，太阳能电池板7通过Z型连接件固定在复合材料次梁3上；
当采用复合材料浮体单元B8时，复合材料浮体单元A1与复合材料浮体单元B8之间通过预埋钢片13连成整体；所述复合材料拉挤型材包括复合材料立柱9、复合材料纵向连接梁10、复合材料横向连接梁11，复合材料立柱9预埋在复合材料浮体单元B8上，复合材料纵向连接梁10、复合材料横向连接梁11与复合材料立柱9之间采用螺栓12相连，太阳能电池板7通过Z型连接件固定在复合材料横向连接梁11上。
所述复合材料为树脂基纤维增强复合材料，纤维可采用玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或者芳纶纤维，树脂可采用不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂或者环氧树脂。所述复合材料浮体单元A1和复合材料浮体单元B8包括复合材料面层15、复合材料格构腹板16和泡沫芯材14，泡沫化学成分可以是聚氨酯、聚氯乙烯或者聚醚酰亚胺。所述复合材料浮体单元A1和复合材料浮体单元B8也可以格构腹板增强复合材料泡沫夹芯层作为主体部分，主体底部留出孔洞填充白泡沫并用复合材料封底。所述复合材料胶接梁4采用两根截面形状为方管型的复合材料拉挤型材胶接而成。所述复合材料次梁3的截面形状可以是方管型、U型或者槽型，主梁、支撑、连接梁和立柱的截面形状可以是槽型、L型或者方管型。所述复合材料浮体单元A1的长度为8-15米，复合材料胶接梁4的长度为3-5米。
上述复合材料水上浮体架台系统制作流程，包括以下步骤：
a、采用拉挤成型工艺制备复合材料拉挤型材；选定纤维及树脂种类，使纤维增强材料在牵引装置的拉引下，依次经过树脂浸渍装置、预成型模、加热到给定温度的钢制主成型模和后处理炉，以制得所需复合材料拉挤型材；选择截面形状为方管型的复合材料拉挤型材，通过胶接得到复合材料胶接梁；
b、采用手糊工艺法制作复合材料浮体单元A和合材料浮体单元B；先将轻质芯材切割成所需尺寸，并固定好需预埋的钢片和复合材料立柱，在芯材上涂刷含有固化物的树脂混合物，再在其上铺贴一层按要求裁剪好的纤维织物，用刷子、压辊或刮刀压挤织物，使其均匀浸渍并排除气泡后，再涂刷树脂混合物和铺贴第二层纤维织物，反复上述过程直至达到所需厚度为止，固化、脱模得到复合材料浮体单元制品；
c、复合材料浮体单元A的上表面每隔一段距离开设凹槽，复合材料胶接梁搁置在凹槽内，通过螺栓与复合材料浮体单元A连接，将多个复合材料浮体单元A沿横向连成整体，预埋钢片之间的螺栓连接则将复合材料浮体单元A沿纵向连成整体；复合材料水平支撑和复合材料竖向支撑通过螺栓固定在复合材料胶接梁上，复合材料主梁通过螺栓与复合材料竖向支撑连接，复合材料主梁上每隔一段距离通过螺栓连接固定一根次梁，太阳能电池板通过Z型连接件固定在复合材料次梁上；
d、复合材料胶接梁可用复合材料浮体单元B替代，复合材料浮体单元A与复合材料浮体单元B之间通过预埋钢片连成整体，复合材料立柱预埋在复合材料浮体单元B上，复合材料连接梁与复合材料立柱之间采用螺栓相连，太阳能电池板通过Z型连接件固定在复合材料横向连接梁上。
在上述制备工艺中：复合材料浮体单元和复合材料拉挤型材的结构形式与尺寸、纤维种类、含量及铺设形式、树脂种类、螺栓的尺寸及个数均可根据需要灵活调整。
以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种光伏发电用复合材料水上浮体架台系统，其特征在于：该浮体架台系统包括复合材料浮体单元A、复合材料胶接梁或复合材料浮体单元B、复合材料拉挤型材；
当采用复合材料胶接梁时：所述复合材料浮体单元A的上表面每隔一段距离开设凹槽，复合材料胶接梁搁置在凹槽内，并通过螺栓与复合材料浮体单元A连接，将多个复合材料浮体单元A沿横向连成整体；复合材料浮体单元A中设有预埋钢片，预埋钢片之间通过螺栓连接将复合材料浮体单元A沿纵向连成整体；所述复合材料拉挤型材包括复合材料次梁、复合材料主梁、复合材料竖向支撑、复合材料水平支撑；复合材料水平支撑和复合材料竖向支撑通过螺栓固定在复合材料胶接梁上，复合材料胶接梁之间通过复合材料水平支撑连接，复合材料主梁通过螺栓与复合材料竖向支撑连接，复合材料主梁上每隔一段距离通过螺栓连接固定一根复合材料次梁，太阳能电池板通过Z型连接件固定在复合材料次梁上；
当采用复合材料浮体单元B时，复合材料浮体单元A与复合材料浮体单元B之间通过预埋钢片连成整体；所述复合材料拉挤型材包括复合材料立柱、复合材料纵向连接梁、复合材料横向连接梁，复合材料立柱预埋在复合材料浮体单元B上，复合材料纵向连接梁、复合材料横向连接梁与复合材料立柱之间采用螺栓相连，太阳能电池板通过Z型连接件固定在复合材料横向连接梁上。
2.根据权利要求1所述的光伏发电用复合材料水上浮体架台系统，其特征在于：所述复合材料为树脂基纤维增强复合材料，纤维可采用玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或者芳纶纤维，树脂可采用不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂或者环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的光伏发电用复合材料水上浮体架台系统，其特征在于：所述复合材料浮体单元A和复合材料浮体单元B包括复合材料面层、复合材料格构腹板和泡沫芯材，泡沫化学成分可以是聚氨酯、聚氯乙烯或者聚醚酰亚胺。
4.根据权利要求1所述的光伏发电用复合材料水上浮体架台系统，其特征在于：所述复合材料胶接梁采用两根截面形状为方管型的复合材料拉挤型材胶接而成。
5.根据权利要求1所述的光伏发电用复合材料水上浮体架台系统，其特征在于：所述复合材料次梁的截面形状是方管型、U型或者槽型，复合材料主梁、支撑、连接梁和立柱的截面形状是槽型、L型或者方管型。
6.根据权利要求1所述的光伏发电用复合材料水上浮体架台系统，其特征在于：所述复合材料浮体单元A的长度为8-15米，复合材料胶接梁的长度为3-5米。
7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的光伏发电用复合材料水上浮体架台系统制作流程，其特征在于：包括以下步骤：
a、采用拉挤成型工艺制备复合材料拉挤型材；选定纤维及树脂种类，使纤维增强材料在牵引装置的拉引下，依次经过树脂浸渍装置、预成型模、加热到给定温度的钢制主成型模和后处理炉，以制得所需复合材料拉挤型材；选择截面形状为方管型的复合材料拉挤型材，通过胶接得到复合材料胶接梁；
b、采用手糊工艺法制作复合材料浮体单元A和合材料浮体单元B；先将轻质芯材切割成所需尺寸，并固定好需预埋的钢片和复合材料立柱，在芯材上涂刷含有固化物的树脂混合物，再在其上铺贴一层按要求裁剪好的纤维织物，用刷子、压辊或刮刀压挤织物，使其均匀浸渍并排除气泡后，再涂刷树脂混合物和铺贴第二层纤维织物，反复上述过程直至达到所需厚度为止，固化、脱模得到复合材料浮体单元制品；
c、复合材料浮体单元A的上表面每隔一段距离开设凹槽，复合材料胶接梁搁置在凹槽内，通过螺栓与复合材料浮体单元A连接，将多个复合材料浮体单元A沿横向连成整体，预埋钢片之间的螺栓连接则将复合材料浮体单元A沿纵向连成整体；复合材料水平支撑和复合材料竖向支撑通过螺栓固定在复合材料胶接梁上，复合材料主梁通过螺栓与复合材料竖向支撑连接，复合材料主梁上每隔一段距离通过螺栓连接固定一根次梁，太阳能电池板通过Z型连接件固定在复合材料次梁上；
d、复合材料胶接梁可用复合材料浮体单元B替代，复合材料浮体单元A与复合材料浮体单元B之间通过预埋钢片连成整体，复合材料立柱预埋在复合材料浮体单元B上，复合材料连接梁与复合材料立柱之间采用螺栓相连，太阳能电池板通过Z型连接件固定在复合材料横向连接梁上。
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