CN106335612B - 异径浮管式水面光伏浮体支架平台 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种异径浮管式水面光伏浮体支架平台，其特征在于：浮台支架(1)包括四根异径浮管，从左到右依次为第一浮管(2)、第二浮管(3)、第三浮管(4)和第四浮管(5)，相邻的两个浮台支架(1)之间通过连接件(25)连接，在所述的第一浮管(2)、第二浮管(3)、第三浮管(4)和第四浮管(5)上等间距设置有限位件(8)，在两个所述的限位件(8)的上方安装有光伏组件(23)，在所述的光伏组件(23)的下方安装有检修通道(24)，所述的检修通道(24)位于所述的两排光伏组件(23)之间；它克服了现有技术中浮体容易产生应力变形破坏，无法满足长期的使用要求的缺点；具有浮体系统稳定性较强，能够抵抗风浪的影响的优点。

Description

异径浮管式水面光伏浮体支架平台

技术领域

本发明涉及到光伏组件技术领域，更加具体来说是异径浮管式水面光伏浮体支架平台。

背景技术

近年来，水面漂浮式光伏发电作为一种新型光伏电站形式，正在受到国内外越来越多的关注。水面光伏不占用耕地，尤其适用于我国中东部水面资源丰富、土地资源紧张的省份。此外，利用水面进行光伏发电还有其它优势，如可以减少水量蒸发、抑制藻类繁殖、有效地对组件和电缆进行冷却等。

水面光伏区别于地面光伏的最大特点在于其光伏支架平台的不同，特殊的使用环境要求水面光伏的浮体支架平台具有耐腐蚀、低密度、抗大风大浪等性能。目前国内外常见的浮体支架平台主要包括几种形式：一种是全浮体形式，如法国天地公司设计的主副浮体支撑结构，整体结构使用HDPE材质，无金属连接件，具有耐腐蚀、承载能力强等特点，但由于大量使用HDPE材料，浮体成型要求精度高，浮体成本高，全塑料连接的强度和耐久性需要时间验证；另一种形式是浮体与钢结构支架结合的方法，浮体仅提供浮力，浮体上部的钢结构支架为整个平台提供刚度和稳定性，这种形式具有整体稳定性好、抗风浪等优势，但是水面长期的高温高湿高蒸发环境对钢结构材料的使用提出了较高的要求，不锈钢材料成本太高，而常用的镀锌钢支架不能满足水面环境下10年的设计寿命，另一方面钢结构支架与浮体塑料的硬连接，浮体容易产生应力变形破坏，无法满足长期的使用要求；还有一种如专利CN 201918396U公开的一种浮管式浮体支撑单元，该专利在支撑单元底座的上部安装不等高的短支撑座为光伏组件提供最佳倾角，但该专利仍存在几个问题：如需额外增加支撑座，支撑座与组件连接形式复杂，整个组件安装座和支撑单元的连接节点较多，金属件使用较多，施工安装复杂，连接节点的耐用性有待实践等。

发明内容

本发明的目的在于克服上述背景技术的不足之处，而提出异径浮管式水面光伏浮体支架平台。

本发明的技术方案通过如下措施来实施：异径浮管式水面光伏浮体支架平台，其特征在于：浮台支架包括四根异径浮管，从左到右依次为第一浮管、第二浮管、第三浮管和第四浮管，相邻的两个浮台支架之间通过连接件连接，

在所述的第一浮管、第二浮管、第三浮管和第四浮管上等间距设置有限位件，在两个所述的限位件的上方安装有光伏组件，

在所述的光伏组件的下方安装有检修通道，所述的检修通道位于所述的两排光伏组件之间。

在上述技术方案中：所述的限位件包括上翼缘板、下翼缘板、腹板和加强筋，在所述的限位件与所述的第一浮管、第二浮管、第三浮管和第四浮管的贯穿处分别设置有第一套管、第二套管、第三套管和第四套管，所述的第一套管、第二套管、第三套管和第四套管的套管宽度与上翼缘板和下翼缘板的厚度相同并紧贴布置。

在上述技术方案中：在所述的腹板的上开设有四个通风过流孔。

在上述技术方案中：在所述的上翼缘板的上端开设有两个第一螺栓孔，在所述的螺栓孔上安装有挡块套件，在所述的腹板的两侧各开设有两个第二螺栓孔，位于相邻的限位件上的第二螺栓孔之间通过连接件连接固定。

在上述技术方案中：所述的限位件的上翼缘板上从左到右依次设置有第一光伏组件卡扣、第二光伏组件卡扣和第三光伏组件卡扣；所述的第一光伏组件卡扣、第二光伏组件卡扣为相同的双头卡扣，所述的第一光伏组件卡扣、第二光伏组件卡扣分别固定相邻的光伏组件的侧边，所述的第三卡扣位于所述的光伏组件的下端部；所述的光伏组件可采用单玻边框组件或双玻边框组件，通过调整第一光伏组件卡扣、第二光伏组件卡扣和第三光伏组件卡扣的高度对光伏组件进行固定。

在上述技术方案中：第一浮管的上顶点与第四浮管的下顶点之间的连线与水平面之间的夹角为0度-15度之间；所述的光伏组件的倾角通过调整第一浮管和第二浮管的管径差达到。

在上述技术方案中：所述的每根异径浮管内部填充有发泡胶或水或沙子；每根所述的异径浮管采用两到三根短管拼接而成，所述的第一浮管的管径大于第二浮管的管径；第二浮管的管径大于所述的第三浮管；所述的第三浮管与第四管径的管径相同；在每根异径浮管的端部安装有管帽。

在上述技术方案中：所述挡块套件包括挡块、螺栓端块和螺栓；所述的挡块为硬质塑料或HDPE或纤维增强型塑料材质制作而成，所述的螺栓端块和挡块螺栓由铝合金或不锈钢材质制作而成。

在上述技术方案中：所述检修通道为玻璃钢格栅板，所述的检修通道下部的双侧角钢固定在限位件上，所述的角钢为不锈钢材质，所述的角钢通过螺栓连接到上翼缘板上。

在上述技术方案中：每根所述的异形浮管与所述的限位件之间熔接有两块限位块。

在上述技术方案中：所述的异形浮管可沿管长方向通过热熔对接扩展；沿纵向通过连接件连接进行单元扩展。

本发明具有如下优点：1、浮管直接作为光伏组件和检修通道的支撑浮体，通过管径差提供最佳倾角，形式简易，浮管简单易得，不需要特制浮体，取消了钢结构支架；

2、浮管的长度特点，减少了大量的连接节点，整个浮体系统简单，通过限位件的连接，浮体系统稳定性较强，能够抵抗风浪的影响，浮管在长度方向上易于连接拓展，浮体系统的整体性较好；

3、光伏组件直接贴合固定在浮管上，更贴近于水面，便于光伏组件的降温，可有效提高发电效率；

4、光伏组件直接通过限位件的一体式卡扣进行固定，不需要额外的固定件，施工安装方便；

5、浮管和限位件均采用HDPE或纤维增强型树脂材料，通过添加环保型稳定剂，耐水体腐蚀，抗日光老化。整个浮体支架平台只采用极少的不锈钢连接件。浮体平台的总体使用寿命长；

6、浮管内部填充发泡剂，即使在管子破裂的情况下仍可提供承载能力，整个浮体系统，包括浮管和限位件，在电站的整个运行周期均不需更换，可靠性好，便于维护。

附图说明

图1为本发明异径浮管浮体支架平台中安装光伏组件和检修通道整体布置图。

图2为本发明异径浮管浮体支架平台未安装光伏组件和检修通道整体布置图。

图3为本发明异径浮管浮体支架平台中未安装光伏组件和检修通道整体正视图。

图4为限位件与浮管的连接细节图。

图5为限位件的正面细节图。

图6为限位件的侧视细节图。

图7为限位件与光伏组件中组件未安装的连接细节图。

图8为限位件与光伏组件中组件已安装的连接细节图。

图9为组件上部挡块套件的结构示意详图。

图10为两排限位件之间的连接结构示意详图。

图中：浮台支架1、第一浮管2、第一套管2.1、第二套管2.2、第三套管2.3、第四套管2.4、第二浮管3、第三浮管4、第四浮管5、管帽6、限位块7、限位件8、螺栓孔9、上翼缘板10、下翼缘板11、腹板12、加强筋板13、通风过流孔14、第一卡扣15、第二卡扣16、第三卡扣17、第一螺栓孔18、第二螺栓孔18.1、挡块套件19、挡块20、螺栓端块21、挡块螺栓22、光伏组件23、检修通道24、连接件25。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已，同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。

本发明异径浮管式水面光伏浮体支架平台，其特征在于：浮台支架1包括四根异径浮管，从左到右依次为第一浮管2、第二浮管3、第三浮管4和第四浮管5，相邻的两个浮台支架1之间通过连接件25连接，

在所述的第一浮管2、第二浮管3、第三浮管4和第四浮管5上等间距设置有限位件8，在两个所述的限位件8的上方安装有光伏组件23，

在所述的光伏组件23的下方安装有检修通道24，所述的检修通道24位于所述的两排光伏组件23之间。

所述的限位件8包括上翼缘板10、下翼缘板11、腹板12和加强筋13，在所述的限位件8与所述的第一浮管2、第二浮管3、第三浮管4和第四浮管5的贯穿处分别设置有第一套管2.1、第二套管2.2、第三套管2.3和第四套管2.4，所述的第一套管2.1、第二套管2.2、第三套管2.3和第四套管2.4的套管宽度与上翼缘板10和下翼缘板11的厚度相同并紧贴布置。

在所述的腹板12的上开设有四个通风过流孔14；其中上部二个为通风孔，为光伏组件23通风降温，下部二个为过流孔，防止水流对整个光伏阵列的冲击漂移。

在所述的上翼缘板10的上端开设有两个第一螺栓孔18，在所述的螺栓孔18上安装有挡块套件19，在所述的腹板12的两侧各开设有两个第二螺栓孔18.1，位于相邻的限位件8上的第二螺栓孔18.1之间通过连接件25连接固定。

所述的限位件8的上翼缘板10上从左到右依次设置有第一光伏组件卡扣15、第二光伏组件卡扣16和第三光伏组件卡扣17；所述的第一光伏组件卡扣15、第二光伏组件卡扣16为相同的双头卡扣，所述的第一光伏组件卡扣15、第二光伏组件卡扣16分别固定相邻的光伏组件23的侧边，所述的第三卡扣17位于所述的光伏组件23的下端部；所述的光伏组件23可采用单玻边框组件或双玻边框组件，通过调整第一光伏组件卡扣15、第二光伏组件卡扣16和第三光伏组件卡扣17的高度对光伏组件23进行固定。

第一浮管2的上顶点与第四浮管5的下顶点之间的连线与水平面之间的夹角为0度-15度之间；所述的光伏组件23的倾角通过调整第一浮管2和第二浮管3的管径差达到。

所述的每根异径浮管内部填充有发泡胶或水或沙子；每根所述的异径浮管采用两到三根短管拼接而成，所述的第一浮管2的管径大于第二浮管3的管径；第二浮管3的管径大于所述的第三浮管4；所述的第三浮管4与第四管径5的管径相同；在每根异径浮管的端部安装有管帽6。

所述挡块套件19包括挡块20、螺栓端块21和螺栓22；所述的挡块20为硬质塑料或HDPE或纤维增强型塑料材质制作而成，所述的螺栓端块21和挡块螺栓22由铝合金或不锈钢材质制作而成；所述检修通道24为玻璃钢格栅板，所述的检修通道24下部的双侧角钢固定在限位件8上，所述的角钢为不锈钢材质，所述的角钢通过螺栓连接到上翼缘板10上；每根所述的异形浮管与所述的限位件之间熔接有两块限位块7；所述的异形浮管可沿管长方向通过热熔对接扩展；沿纵向通过连接件25连接进行单元扩展；连接件25由两块不锈钢钢板和四根不锈钢双头高强螺栓组成。

以上两排光伏组件组成一个浮体阵列单元，根据浮管的特点和本发明的连接节点方式，浮体阵列单元在管子长度方向可通过浮管热熔对接进行拓展，浮体阵列单元纵向之间通过限位件连接以形成一个整体，具有较好的整体稳定性和抗风浪能力。各浮体阵列单元连接成整体后，在合适位置分散布置若干缆绳和锚固块将水面光伏电站锚固在水底和岸边。

浮力计算：

本发明采用260瓦，尺寸为992mm×1650mm的多晶硅组件，根据组件尺寸调整浮管11、12的间距，经过计算选用国标355mm、225mm的管径，浮管13、14选用国标200mm的管径，每根浮管长度为19m(通过短管连接)，承载能力计算如下：

计算原则：以连接好的双排浮管作为一个计算单元，主要需承载重量包括光伏组件、光伏压块、浮管自重、限位件、连接件、玻璃钢检修通道及角钢、安装检修人员，安全系数取2.0。

浮管提供的浮力：

根据浮力计算公式F浮＝G液排＝ρ液gV排，不同管径浮管单位长度提供的浮力换算成重量分别为：355mm管径为98.9Kg/m，225mm管径为39.7Kg/m，200mm管径为31.4Kg/m。两排浮管提供的总浮力为(98.9Kg/m+39.7Kg/m+31.4Kg/m×2)×19m×2＝7653Kg。

需承载物重量：

光伏组件：20Kg/块×22＝440Kg；

浮管自重：由于浮管采用常见的给水用PE管，但本发明中浮管本身不承受内部水压，因此浮管选取时根据GBT 13663-2000仅需采用最低级别0.32MPa的管子，根据规范中的管壁厚度和HDPE材质的密度估算355mm管径约为12Kg/m，225mm管径约为5Kg/m，200mm管径为4Kg/m。综合总重量为(12Kg/m+5Kg/m+4Kg/m×2)×19m×2＝950Kg；

限位件：按每个估算15Kg计算，两排共24个，总重360Kg；

连接件：一套连接件按1Kg计算，11套连接件11Kg；

玻璃钢格栅板及角钢：按38#常见格栅每平方20Kg计算，加上角钢总重暂估为350Kg；

安装检修人员：按4人×75Kg/人＝300Kg。

以上需承载物总重量约为：2411Kg，乘以2.0的安全系数为4822Kg。对比浮管提供的浮力7653Kg足够支撑。

上述未详细说明的部分均为现有技术。

Claims (8)

1.异径浮管式水面光伏浮体支架平台，其特征在于：浮体支架(1)包括四根异径浮管，从左到右依次为第一浮管(2)、第二浮管(3)、第三浮管(4)和第四浮管(5)，相邻的两个浮体支架(1)之间通过连接件(25)连接，

在所述的第一浮管(2)、第二浮管(3)、第三浮管(4)和第四浮管(5)上等间距设置有限位件(8)，在两个所述的限位件(8)的上方安装有光伏组件(23)，

在所述的光伏组件(23)的下方安装有检修通道(24)，所述的检修通道(24)位于两排所述的光伏组件(23)之间；所述的限位件(8)包括上翼缘板(10)、下翼缘板(11)、腹板(12)和加强筋(13)，在所述的限位件(8)与所述的第一浮管(2)、第二浮管(3)、第三浮管(4)和第四浮管(5)的贯穿处分别设置有第一套管(2.1)、第二套管(2.2)、第三套管(2.3)和第四套管(2.4)，所述的第一套管(2.1)、第二套管(2.2)、第三套管(2.3)和第四套管(2.4)的套管宽度与上翼缘板(10)和下翼缘板(11)的厚度相同并紧贴布置；在所述的上翼缘板(10)的上端开设有两个第一螺栓孔(18)，在所述的螺栓孔(18)上安装有挡块套件(19)，在所述的腹板(12)的两侧各开设有两个第二螺栓孔(18.1)，位于相邻的限位件(8)上的第二螺栓孔(18.1)之间通过连接件(25)连接固定；所述的限位件(8)的上翼缘板(10)上从左到右依次设置有第一光伏组件卡扣(15)、第二光伏组件卡扣(16)和第三光伏组件卡扣(17)；所述的第一光伏组件卡扣(15)、第二光伏组件卡扣(16)为相同的双头卡扣，所述的第一光伏组件卡扣(15)、第二光伏组件卡扣(16)分别固定相邻的光伏组件(23)的侧边，所述的第三光伏组件卡扣(17)位于所述的光伏组件(23)的下端部；

所述的光伏组件(23)可采用单玻边框组件或双玻边框组件，通过调整第一光伏组件卡扣(15)、第二光伏组件卡扣(16)和第三光伏组件卡扣(17)的高度对光伏组件(23)进行固定。

2.根据权利要求1所述的异径浮管式水面光伏浮体支架平台，其特征在于：在所述的腹板(12)的上开设有四个通风过流孔(14)。

3.根据权利要求1或2所述的异径浮管式水面光伏浮体支架平台，其特征在于：第一浮管(2)的上顶点与第四浮管(5)的下顶点之间的连线与水平面之间的夹角为0度-15度之间；所述的光伏组件(23)的倾角通过调整第一浮管(2)和第二浮管(3)的管径差达到。

4.根据权利要求3所述的异径浮管式水面光伏浮体支架平台，其特征在于：每根所述的异径浮管内部填充有发泡胶或水或沙子；每根所述的异径浮管采用两到三根短管拼接而成，所述的第一浮管(2)的管径大于第二浮管(3)的管径；第二浮管(3)的管径大于所述的第三浮管(4)；所述的第三浮管(4)与第四管径(5)的管径相同；在每根异径浮管的端部安装有管帽(6)。

5.根据权利要求4所述的异径浮管式水面光伏浮体支架平台，其特征在于：所述挡块套件(19)包括挡块(20)、螺栓端块(21)和螺栓(22)；所述的挡块(20)为硬质塑料或纤维增强型塑料材质制作而成，所述的螺栓端块(21)和挡块螺栓(22)由铝合金或不锈钢材质制作而成。

6.根据权利要求5所述的异径浮管式水面光伏浮体支架平台，其特征在于：所述检修通道(24)为玻璃钢格栅板，所述的检修通道(24)下部的双侧角钢固定在限位件(8)上，所述的角钢为不锈钢材质，所述的角钢通过螺栓连接到上翼缘板(10)上。

7.根据权利要求6所述的异径浮管式水面光伏浮体支架平台，其特征在于：每根所述的异径浮管与所述的限位件之间熔接有两块限位块(7)。

8.根据权利要求7所述的异径浮管式水面光伏浮体支架平台，其特征在于：所述的异径浮管可沿管长方向通过热熔对接扩展；沿纵向通过连接件(25)连接进行单元扩展。