CN105958908B - 一种漂浮底座及水面浮动式光伏发电系统 - Google Patents
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Abstract
一种漂浮底座及水面浮动式光伏发电系统，属于光伏技术领域。水面浮动式光伏发电系统包括多个光伏发电单元（1），其特征在于，光伏发电单元（1）包括底座（3）和光伏板（5），底座的四个角上分别设置有一个支撑立柱，设置在底座前边的两个的支撑立柱比设置在底座后边的两个的支撑立柱短；每个立柱上有卡槽（10），所述卡槽（10）用于固定光伏板（5）；所述底座（3）的前边和后边分别设置有楔形槽（7）。本发明提供的系统结构简单，性能可靠，成本低廉，安装维修方便快速且发电效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种漂浮底座及水面浮动式光伏发电系统，属于光伏发电技术领域。
背景技术
无论从世界还是中国来看，常规能源都非常有限，中国的一次能源储量远远低于世界平均水平，大约只有世界总储量的10%。从长远看可再生能源将是人类未来主要的能源来源，因此世界上多数发达国家和部分发展中国家都十分重视可再生能源对未来能源供应的重要作用。在新的可再生能源中，光伏发电和风力发电是发展最快的，世界各国都把太阳能光伏发电的商业化开发和利用作为重要的发展方向。
而传统地面光伏发电占用大量的土地面积，受土地性质的限制，光伏电站已经往山地发展，并且有坡度越来越大的趋势，即便这样可用于建设光伏电站的土地也越来越紧张。在此背景下水上漂浮式光伏电站成为近两年比较热门的话题，水上光伏电站是利用水上基台将光伏组件漂浮在水面进行发电。特点在于不占用土地资源，水体对光伏组件有冷却效应，可以抑制组件表面温度上升，从而获得更高的发电量。此外，将太阳能电池板覆盖在水面上，可以减少水面蒸发量，抑制水中藻类繁殖，有利于水资源的保护。而且运营维护方便，太阳能照射的面积均匀且光照时间长。
目前水面光伏项目普遍存在漂浮系统要求高，选址要求高，不确定因素多，施工难度大。
发明内容
为克服现有技术中存在的缺点，本发明的发明目的是提供一种漂浮底座及水面浮动式光伏发电系统，其结构简单，性能可靠，成本低廉，安装维修方便快速。
为实现所述发明目的，本发明的一方面提供一种漂浮底座3，其特征在于，所述底座的四个角上分别设置有一个支撑立柱，设置在底座前边的两个支撑立柱比设置在底座后边的两个支撑立柱短；每个立柱上有卡槽10，所述卡槽10用于固定光伏板5；所述底座3的前边和后边分别设置有楔形槽7。
为实现所述发明目的，本发明的另一方面提供一种水面浮动式光伏发电系统，包括多个光伏发电单元1，其特征在于，光伏发电单元1包括权上述的漂浮底座3和光伏板5。
优选地，水面浮动式光伏发电系统还包括多个检修通道浮块，所述检修通道浮块的一对对称的两个边缘设置有楔形耳板12，所述楔形耳板与底座3的楔形槽7相配合以进行连接。
优选地，所述检修通道浮块的另一对对称的两个边缘设置有具有螺孔的耳板11。
优选地，多个光伏发电单元1和多个检修通道浮块2互相连接形成的矩形结构，通过锚固装置进行调整方位角。
优选地，底座为中空的框形结构。
优选地，底座、立柱、支架和检修通道均由聚乙烯材料制备。
与现有技术相比，本发明提供的水面浮动式光伏发电系统，其结构简单，性能可靠，成本低廉，安装维修方便快速。
附图说明
图1是本发明提供的水面浮动式光伏发电系统的立体示意图；
图2是本发明提供的水面浮动式光伏发电系统的侧面示意图；
图3是本发明提供的底座的立体示意图；
图4是本发明提供的检修通道浮块的立体示意图。
图5是本发明提供的光伏系统的锚固装置的三维示意图；
图6是本发明提供的可自动调节光伏系统方位角的锚固装置的浮筒的示意图；
图7是本发明提供的可自动调节光伏系统方位角的锚固装置的绞车与缆绳的连接示意图；
图8是本发明提供的锚固装置的主制系统的电路图；
图9是本发明提供的锚固装置的分制系统的电路图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、 “竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1是本发明提供的水面浮动式光伏发电系统的立体示意图，图2是本发明提供的水面浮动式光伏发电系统的侧面示意图，如图1-2所示，本发明提供的水面浮动式光伏发电系统，包括多个光伏发电单元1，光伏发电单元1包括底座3和光伏板5，底座的四个角上分别设置有一个支撑立柱，设置在底座前边的两个的支撑立柱比设置在底座后边的两个的支撑立柱短。水面浮动式光伏发电系统还包括多个检修通道浮块2，多个光伏发电单元1和多个检修通道浮块2互相连接形成的矩形结构，每个底座下还设置有浮筒6。
图3是本发明提供的底座的立体示意图，如图3所示，本发明提供的底座为中空的矩形框形结构，即中空的矩形浮块的中央设置有方形通孔8。底座的四个角上分别设置有一个支撑立柱，如立柱9、立柱10、立柱11和立柱12，设置在底座前边的两个的支撑立柱比设置在底座后边的两个的支撑立柱短。每个立柱上有卡槽，所述卡槽用于固定光伏板5；所述底座3的前边和后边分别设置有楔形槽如楔形槽7。
图4是本发明提供的检修通道浮块的立体示意图。如图4所示，本发明提供的检修通道浮块检修的上表面设置有防滑沟槽14，所述检修通道浮块的一对对称的两个边缘设置有楔形耳板，如楔形耳板12，所述楔形耳板与底座的楔形槽相配合以进行连接。优选地，所述检修通道浮块的另一对对称的两个边缘设置有具有螺孔的耳板，如耳板13。
优选地，底座、立柱、支架和检修通道均由聚乙烯材料制备。多个光伏发电单元1和多个检修通道浮块2互相连接形成的矩形结构，通过其周边设置的锚固装置进行调整方位角。
图5是本发明提供的光伏系统的锚固装置的三维示意图，如图5所示，本发明提供的光伏系统的锚固装置至少包括4个浮筒12A、12B、12C和12C，每个浮筒由两根锚缆固定于海床或河床上，如浮筒12A由锚缆13A和锚缆13B固定于海床或河床上，如浮筒12B由锚缆13C和锚缆13D固定于海床或河床上；如浮筒12C由锚缆13E和锚缆13F固定于海床或河床上；如浮筒12D由锚缆13G和锚缆13H固定于海床或河床上。每个浮筒设置有两个绞车轮毂和两个绞车，每个较车由一个电机驱动。缆绳14A和缆绳14B的第一端分别与水上光伏系统11的第一个边的两个点固定连接，缆绳14A和缆绳14B的第二端分别固定于浮筒12A上的两个绞车轮毂上；缆绳14C和缆绳14D的第一端分别与水上光伏系统11的第二个边的两个点固定连接，缆绳14C和缆绳14D的第二端分别固定于浮筒12B上的两个绞车轮毂上；缆绳14E和缆绳14F的第一端分别与水上光伏系统11的第三个边的两个点固定连接，缆绳14E和缆绳14F的第二端分别固定于浮筒12C上的两个绞车轮毂上；缆绳14G和缆绳14H的第一端分别与水上光伏系统11的第四个边的两个点固定连接，缆绳14G和缆绳14H的第二端分别固定于浮筒12D上的两个绞车轮毂上。锚固装置还至少包括控制系统。绞车在控制系统的控制下驱动绞车轮毂正转或者反转，从而使一个浮筒上的两根缆绳中的一根缆绳缠绕在绞车轮毂，另一根缆绳从绞车轮毂上放出。每个浮筒的位置离光伏系统边缘的距离不小于光伏系统边缘长度的一半，每根缆绳的长度不小于光伏系统边缘长度。
图6是本发明提供的可自动调节光伏系统方位角的锚固装置的浮筒的示意图；如图示所示，本发明提供的光伏系统的锚固装置浮筒12A由锚缆13A和锚缆13B固定于海床或河床上，优选地，浮筒12A的侧壁上设置了两个连接件17A和17B，锚缆13A和锚缆13B的一端与连接件固定连接，另一端固定于海床或河床上；浮筒12A上设置有两个绞车轮毂15A和15B和两个绞车18A和18B，每个较车由一个电机驱动；缆绳14A的第一端与水上光伏系统11的第一个边的一个点固定连接，缆绳14A的第二端固定于浮筒12A上的绞车轮毂15A上，如图7所示；绞车在控制系统16A的控制下驱动绞车轮毂正转或者反转，从而使浮筒上的两根缆绳中的一根缆绳缠绕在绞车轮毂，另一根缆绳从绞车轮毂上放出。
本发明以一个浮筒上的结构为例进行了说明，其它浮筒的结构均相同，不再重述。
本发明提供的所述控制系统包括设置在光伏系统上的主控系统和设置在浮筒上的四个分控系统。
图8是本发明提供的锚固装置的主控制系统的电路图，如图8所示，所述主控系统包括控制器MCU、角传感器131和无线通信模块128，所述角传感器131用于采集光入射到光伏系统角度并将角度信息转换为电信息，而后提供给A/D转换器转换为数字信号，再提供给控制器MCU。控制器根据角传感器提供的电信息给经无线通信模块128及与其相连的天线给分控系统提供控制信号以使绞车轮毂正转和反转。
主控系统还包括MPPT控制模块，其依据光伏电池输出电压、输出电流的采样值，调节充电器功率，在环境温度、光强发生变化时，使太阳能电池总处于最大功率输出状态，提高太阳能电池的使用效率。如图4所示，电阻R1和R2相串联而后并联到光伏电池S两端，其中间节点用于取出光伏电压的取样电压；光伏电池的负极通过电阻R3接地，R3为电流采样电阻，MPPT控制模块根据采样电压和采样电流的值给充电器101提供控制信号。
主控系统还包括：可充电电池Ec和DC/DC转换器102，其中，充电器101利用太阳能电源S给可充电电池Ec充电。充电器101的正极输出端连接于二极管D1的正极，二极管D1连接于可充电电池Ec的电源正极，可充电电池Ec的电源正极连接DC/DC转换器102的电源输入端，DC/DC转换器102的输出端提供各种直流电能，如+5V、+12V、+24V、+110V、+220V等，以供控制系统及电机等用电。
主控系统还包括RAM130和ROM129，其中，ROM129用于存储应用程序，并用于存储数据，RAM130从ROM129中取出应用程序和数据，并临时存储于其中。
主探系统还包括显控单元104，其用于输入指令并显示信息。
图9是本发明提供的锚固装置的分控制系统的电路图，如9所示，分控系统包括控制器MCU 141、无线通信模块138和绞车驱动器。绞车驱动器包括光电隔离器142、电机驱动器133、电机134、光电隔离器135、电机驱动器136和电机137，控制器141的第一个输出端口经光电隔离器142给电机驱动器133提供控制信号以使电机134正转或者反转，从而使第一个绞车正转或反转，进而使绞车轮毂上的缆绳缠绕或者释放；控制器141的第二个输出端口经光电隔离器135给电机驱动器136提供控制信号以使电机137正转或者反转，从而使第二个绞车正转或反转，进而使绞车轮毂上的缆绳缠绕或者释放。控制器根据角传感器提供的电信息给绞车驱动器提供控制信号以使绞车轮毂正转和反转。
分控系统还包括RAM139和ROM140，其中，ROM139用于存储应用程序，并用于存储数据，RAM140从ROM1399中取出应用程序和数据，并临时存储于其中。
主控系统设置在光伏系统的浮体上，分控系统的组成相同，均设置在浮筒上。工作时，使主控系统给分控系统同时发送信息，以使四个浮筒的正转的绞车工作同步，反转的绞车的工作也同步，如此能够较轻松地使光伏系统旋转容易。
本发明由于采取以上技术方案，具有如下优点：
1、检修通道和底座均是聚乙烯材料的壳体结构，模块化制作，降低生产成本，简化制造工艺。
2、结构耐磨，抗压，不易腐蚀，不破坏生态环境，适用温度范围大，废旧产品可再回收利用。
3、操作空间大，易于电气系统存放，同时扁平形状可以提供更大的承载力。
4、光伏组件与水平面的夹角和检修通道的宽度可根据使用地区的纬度等因素合理设计，提高光伏系统的适用性。
5、底座和光伏组件之间的空隙有利于利用风和水的冷却效应降低组件的工作温度，进一步提高发电效率。
6、底座和检修通道之间采用楔形耳板连接，光伏组件安装于支撑立柱的卡槽内，检修通道之间通过膨胀螺栓相互铰接，安装维修方便快速，系统具有较好的稳定性和柔韧性，避免常规打桩固定工艺的弊端，大幅缩短施工周期。
以上结合附图，详细说明了本发明的工作原理。但是本领域的普通技术人员应当明白，说明书仅是用于解释权利要求书。但本发明的保护范围并不局限于说明书。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明批露的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种水面浮动式光伏发电系统，包括多个光伏发电单元（1）和多个检修通道浮块(2)，其特征在于，光伏发电单元（1）包括漂浮底座（3）和光伏板（5）, 多个光伏发电单元（1）和多个检修通道浮块（2）互相连接形成的矩形结构，通过锚固装置进行调整方位角, 锚固装置至少包括4个浮筒和控制系统，每个浮筒由两根锚缆固定于海床或河床上, 两根缆绳的第一端分别与光伏发电系统的一个边的两个点固定连接，第二端分别固定于浮筒上的两个绞车轮毂上；所述控制系统包括一个主控系统和四个分控系统，所述主控系统包括第一控制器、角传感器和第一无线通信模块，角传感器用于采集光入射到光伏发电系统的角度并将角度信息转换为电信息；第一控制器根据角传感器提供的电信息经第一无线通信模块及与其相连的天线给分控系统发送控制信号；分控系统包括第二控制器、第二无线通信模块和绞车驱动器；绞车驱动器包括第一光电隔离器、第一电机驱动器、第一电机、第二光电隔离器、第二电机驱动器和第二电机，第二控制器的第一个输出端口经第一光电隔离器给第一电机驱动器提供控制信号以使第一电机正转或者反转，从而使第一绞车正转或反转，进而使设置在一个浮筒上第一绞车轮毂上的缆绳缠绕或者释放；第二控制器的第二个输出端口经第二光电隔离器给第二电机驱动器提供控制信号以使第二电机正转或者反转，从而使第二绞车正转或反转，进而使设置在一个浮筒上的第二绞车轮毂上的缆绳缠绕或者释放，从而使一个浮筒上的两根缆绳中的一根缆绳缠绕在两个绞车轮毂中的一个上，另一根缆绳从两个绞车轮毂的另一个上放出。
2.根据权利要求1所述的水面浮动式光伏发电系统，其特征在于，所述底座的四个角上分别设置有一个支撑立柱，设置在底座前边的两个支撑立柱比设置在底座后边的两个支撑立柱短；每个立柱上有卡槽（10），所述卡槽（10）用于固定光伏板（5）；所述底座（3）的前边和后边分别设置有楔形槽（7）。
3.根据权利要求2所述的水面浮动式光伏发电系统，其特征在于，所述检修通道浮块的一对对称的两个边缘设置有楔形耳板（12），所述楔形耳板与底座（3）的楔形槽（7）相配合以进行连接。
4.根据权利要求3所述的水面浮动式光伏发电系统，其特征在于，所述检修通道浮块的另一对对称的两个边缘设置有具有螺孔的耳板（11）。
5.根据权利要求2-4任一所述的水面浮动式光伏发电系统，其特征在于，底座为中空的框形结构。
6.根据权利要求5所述的水面浮动式光伏发电系统，其特征在于，底座、立柱、支架和检修通道均由聚乙烯材料制备。
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| CN105958908A (zh) | 2016-09-21 |
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Kang Yongtian Inventor after: Nie Jiewen Inventor after: Jiang Hongquan Inventor after: Huang Zhiming Inventor after: Wang Shaoxian Inventor after: Chen Yujing Inventor after: Li Sen Inventor after: Qi Xiaoliang Inventor after: Zhang Dagang Inventor before: Nie Jiewen Inventor before: Kang Yongtian Inventor before: Jiang Hongquan Inventor before: Huang Zhiming Inventor before: Wang Shaoxian Inventor before: Chen Yujing Inventor before: Li Sen Inventor before: Qi Xiaoliang Inventor before: Zhang Dagang |
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| CB03 | Change of inventor or designer information |