CN106005294B - 主浮体及水面浮动式光伏发电组件 - Google Patents
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Abstract
一种主浮体及水面浮动式光伏发电组件，属于光伏发电技术领域。主浮体为沿轴线设置有通孔的六面体，其中，前面和后面为垂直于水平面的平面，且前面的高度比后面小，左面和右面为对称的凸弧面，下面为平面，上面为凹弧面；上面的前边设置有前托架，前托架上设置有托槽；上面的后边设置有后托架，后托架上设置有卡槽，前托架和后托架用于固定光伏板。本发明提供的主浮体及水面浮动式光伏发电组件可以起到将太阳能板等结构固定于水面上的作用，并且可提供足够大的浮力满足组件漂浮和维修人员进行维修工作；在恶劣环境下拥有足够的强度而不损坏；拥有足够长的寿命；有良好的可操作性和实用性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种主浮体及水面浮动式光伏发电组件，属于光伏发电技术领域。
背景技术
水上的漂浮式光伏电站组件(以下简称光伏组件)是指用在水塘、小型湖泊、水库、蓄水池等水上建立的漂浮式光伏电站所需要的浮体部件。利用该浮体部件可将光伏板、逆变器等置于水面上，既可减少土地资源的浪费，又可以利用水上面积进行光伏发电；光伏板通过光伏组件固定在水面上，可利用水体对光伏组件及光伏板冷却效应，抑制组件与光伏板表面温度的上升，提高发电量；理论上还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。
发明内容
为克服现有技术存在的缺点，本发明的发明目的是提供一种主浮体及水面浮动式光伏发电组件有良好的可操作性。
为实现所述发明目的，本发明的一种主浮体，其特征在于，其为沿轴线设置有通孔的六面体，其中，前面和后面为垂直于水平面的平面，且前面的高度比后面小，左面和右面为对称的凸弧面，下面为平面，上面为凹弧面；上面的前边设置有前托架，前托架上设置有托槽；上面的后边设置有后托架，后托架上设置有卡槽，前托架和后托架用于固定光伏板。
优选地，主浮体的四个角上至少设置有具有耳板。
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组件，包括多个光伏发电单元，其特征在于，光伏发电单元包括权利要求2所述的主浮体和光伏板。
优选地，水面浮动式光伏发电组件还包括多个副浮体、多个踏板、多个系泊浮体和多个连接浮体，多个主浮体、多个副浮体、多个踏板、多个系泊浮体和多个连接浮体通过插销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，插销包括销钉和止退销，其中，销钉为沿轴芯设置有通孔的圆管体，圆管体的上边设置有环形的凸环，凸环上沿圆管体的径向设置有通孔，圆管体的下面的侧壁上对称设置有两个通孔，通孔内设置有弹性卡扣；止退销为能够插入到销钉的圆管体的沿轴芯设置的通孔中的圆柱体，圆柱体的顶端设置有圆饼，下端设置有弹性倒扣。
优选地，插销还包括补厚垫圈，其套在销钉上。
优选地，主浮体、多个副浮体、多个踏板、多个系泊浮体和多个连接浮体均由聚乙烯材料制备。
与现有技术相比，本发明提供的主浮体及水上的漂浮式光伏电站组件有良好的可操作性。
附图说明
图1是本发明提供的漂浮式光伏电站组件的三维示意图；
图2是本发明提供的漂浮式光伏电站组件主浮体三维示意图；
图3是本发明提供的漂浮式光伏电站组件主浮体工作时剖面示意图；
图4是本发明提供的漂浮式光伏电站组件副浮体的三维示意图；
图5是本发明提供的漂浮式光伏电站组件踏板的三维示意图；
图6是本发明提供的漂浮式光伏电站组件系泊浮体的三维示意图；
图7是本发明提供的漂浮式光伏电站组件连接浮体的三维示意图；
图8是本发明提供的漂浮式光伏电站组件插销的三维示意图；
图9是本发明提供的漂浮式光伏电站组件插销的剖面示意图；
图10是本发明提供的漂浮式光伏电站组件插销的工作时三维示意图；
图11是本发明提供的光伏系统的锚固装置的三维示意图；
图12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13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14是本发明提供的锚固装置的主制系统的电路图；
图15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组件的立体示意图，如图1所示，本发明提供的水面浮动式光伏发电组件，包括多个光伏发电单元，光伏发电单元包括主浮体和光伏板1，水面浮动式光伏发电组件还包括多个副浮体，如副浮体2，多个踏板，如踏板3，多个系泊浮体，如系泊浮体5和以及多个连接浮体，如连接浮体4，多个主浮体、多个副浮体、多个踏板、多个系泊浮体和多个连接浮体通过插销（如插销6）相连接形成的矩形结构，通过其周边设置的若干个锚固装置进行调整方位角。
图2是本发明提供的漂浮式光伏电站组件主浮体三维示意图；图3是本发明提供的漂浮式光伏电站组件主浮体工作时剖面示意图，如图2-3所示，本发明提供的主浮体为沿轴线设置有大通孔的六面体，其中，前面301和后面302为垂直于水平面的平面，且前面的高度比后面的高度小，左面303和右面304为对称的凸弧面，下面305为平面，上面306为凹弧面；上面306的前边设置有前托架307，前托架上设置有托槽，前托架307的中央设置有凹槽309；上面的后边设置有后托架308，后托架上设置有卡槽，后托架的中央设置有凹槽310，前托架和后托架用于固定光伏板1。前托架上的左边和右边还对称设置有螺孔311A和311B用于通过螺栓将光伏板固定于前托架上。浮体的四个角上至少设置有具有耳板，如耳板312A、312B、312C。
图4是本发明提供的漂浮式光伏电站组件副浮体的三维示意图；图5是本发明提供的漂浮式光伏电站组件踏板的三维示意图；图6是本发明提供的漂浮式光伏电站组件系泊浮体的三维示意图；图7是本发明提供的漂浮式光伏电站组件连接浮体的三维示意图，如图4-6所示，副浮体、踏板、系泊浮体和连接浮体的四个角上均设置有耳板，上面均设置有防滑结构。
本发明中，优选地，主浮体、多个副浮体、多个踏板、多个系泊浮体和多个连接浮体均由聚乙烯材料制备。
图8是本发明提供的漂浮式光伏电站组件插销的三维示意图；图9是本发明提供的漂浮式光伏电站组件插销的剖面示意图，如图8-9所示，插销包括销钉601和止退销605，其中，销钉为沿轴芯设置有空腔的圆管体，圆管体的上边设置有环形的凸环602，凸环上沿圆管体的径向设置有通孔604，圆管体的下面的侧壁上对称设置有两个方形孔，如611，方形孔内调置有弹性卡扣，如603；止退销605为能够插入到销钉的圆管体的沿轴芯设置的通孔中的圆柱体，圆柱体的顶端设置有圆饼606，下端设置有弹性倒扣607，弹性倒扣607的中央沿轴线设置有圆柱形凹槽608。插销还包括补厚垫圈610，其套在销钉上。
图10是本发明提供的漂浮式光伏电站组件插销的工作时三维示意图，如图10所示，安装将销钉601插入各浮体相连的耳板，其弹性卡扣弹出，即完成各浮体之间的连接配合。对于载荷要求较高的使用环境，可在销钉中插入止退销605，则弹性卡扣无法向内收拢，从而实现销钉组合的自锁功能；为方便销钉601与止退销605取出，可采用夹具612通过孔将销钉601与止退销605取出，夹具类似于图10中的夹具612，只需要沿着插销轴向向上稍微用力提起即可；补厚垫圈610根据耳板相对位置，根据需要填补上下间距，进而保证整体结构的稳定性。因为插销的设计，大大的简化了安装步骤，节省了人力成本。
图11是本发明提供的光伏系统的锚固装置的三维示意图，如图11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；锚固装置还至少包括控制系统。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的第二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；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12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12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13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14是本发明提供的锚固装置的主控制系统的电路图，如图14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用用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15是本发明提供的锚固装置的分控制系统的电路图，如15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、主浮体、副浮体、踏板、系泊浮体和连接浮体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，易于电气设备存放，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副浮体、踏板、系泊浮体和连接浮体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、主浮体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、主浮体、副浮体、踏板、系泊浮体和连接浮体之间采用插销连接，安装维修方便快速，系统具有较好的稳定性，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组件，包括多个光伏发电单元，光伏发电单元包括多个主浮体, 其特征在于，光伏发电组件通过锚固装置进行调整方位角,锚固装置包括四个浮筒，每个浮筒设置有两个绞车轮毂和两个绞车，二根缆绳的第一端分别与光伏发电组件的两个点固定连接，二根缆绳的第二端分别固定于两个绞车轮毂上；锚固装置还至少包括控制系统，所述控制系统包括主控系统和分控系统，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组件的角度并将角度信息转换为电信息；第一控制器将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发送给分控系统；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，从而使两个绞车中的第一绞车正转或反转，进而使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，从而使两个绞车中的第二绞车正转或反转，进而使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组件，其特征在于，还包括多个副浮体、多个踏板、多个系泊浮体和多个连接浮体，多个主浮体、多个副浮体、多个踏板、多个系泊浮体和多个连接浮体通过插销相连接形成矩形结构。
3.根据权利要求2所述的水面浮动式光伏发电组件，其特征在于，插销包括销钉和止退销，其中，销钉包括沿轴芯设置有通孔的圆管体，圆管体的上边设置有环形的凸环，凸环上沿圆管体的径向设置有通孔，圆管体的下面的侧壁上对称设置有两个通孔，通孔内设置有弹性卡扣；止退销为能够插入到销钉的圆管体的沿轴芯设置的通孔中的圆柱体，圆柱体的顶端设置有圆饼，下端设置有弹性倒扣。
4.根据权利要求3所述的水面浮动式光伏发电组件，其特征在于，插销还包括补厚垫圈，其套在销钉上。
5.根据权利要求4所述的水面浮动式光伏发电组件，其特征在于，主浮体、多个副浮体、多个踏板、多个系泊浮体和多个连接浮体均由聚乙烯材料制备。
6.根据权利要求1-5任一项所述的水面浮动式光伏发电组件，其特征在于，主浮体为沿轴线设置有通孔的六面体，其中，前面和后面为垂直于水平面的平面，且前面的高度比后面小，左面和右面为对称的凸弧面，下面为平面，上面为凹弧面；上面的前边设置有前托架，前托架上设置有托槽；上面的后边设置有后托架，后托架上设置有卡槽，前托架和后托架用于固定光伏板。
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