CN107512368A - 一种用于安装水上光伏发电组件的浮体 - Google Patents
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Abstract
一种用于安装水上光伏发电组件的浮体，塑料浮筒内部通过多个加强筋分隔成多个独立的腔体，在每个腔体内填充闭孔发泡塑料，由于加强筋与塑料浮筒的上表面连接，加强了塑料浮筒的整体支撑强度，有利于应力传递，提供塑料浮筒的整体刚性及强度，在由加强筋分隔成的多个独立的腔体内填充满闭孔发泡塑料，当塑料浮筒表面开裂且有水试图进入塑料浮筒内部时，由于闭孔发泡塑料的特性，会使水无法进入塑料浮筒内部，有效避免因塑料浮筒内部进水而造成光伏发电组件随塑料浮筒下沉的风险，同时塑料浮筒内部填充了闭孔发泡塑料，增加了塑料浮筒各部分的刚度，大大减小了塑料浮筒的蠕变，利于塑料浮筒形状的长期保持，使塑料浮筒整体安全可靠，使用寿命更长。
Description
技术领域
本发明涉及用于安装水上光伏发电组件的浮体。
背景技术
水上光伏电站主要利用水上基台使光伏发电组件漂浮在水面上进行发电，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的浮体上，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，水体对光伏发电组件及电缆的冷却也可有效提高发电效率。
作为水上光伏发电组件的重要支撑平台，浮体是关系到整个光伏电站能否正常运作发电的重要环节。目前，光伏电站的生命周期为25年，因此，浮体的寿命也必须有与之相匹配的使用年限。现有的浮体材质通常为塑料，且浮体内部为中空结构，由于浮体的体积需要与光伏电站相匹配，因此，浮体尺寸较大，而现有的浮体通常采用吹塑成型，这就导致吹塑过程中型坯受拉变薄，浮体的壁厚极不均匀，当光伏发电组件的支架安装于浮体上时，二者连接部位容易产生应力集中，同时，浮体在长期应力作用和日光照射下，应力集中的位置很容易出现开裂，当开裂后，水就容易进入到浮体内部，从而使整个光伏发电组件随浮体一起沉于水中，致使光伏发电组件损坏，损失巨大。另外，由于中空吹塑的成型周期长，模具昂贵，生产效率低，很难满足大规模生产需求。
发明内容
本发明旨在提供一种安全可靠、结构简单且制造简便、适合大规模生产的用于安装水上光伏发电组件的浮体。
本发明所述的一种用于安装水上光伏发电组件的浮体，包括经挤出成型的塑料浮筒，所述塑料浮筒内部呈中空结构，塑料浮筒内部通过多个加强筋分隔成多个独立的腔体，在每个腔体内填充闭孔发泡塑料。
本发明所述的一种用于安装水上光伏发电组件的浮体，塑料浮筒内部通过多个加强筋分隔成多个独立的腔体，在每个腔体内填充闭孔发泡塑料，由于加强筋与塑料浮筒的上表面连接，加强了塑料浮筒的整体支撑强度，有利于应力传递，提供塑料浮筒的整体刚性及强度，在由加强筋分隔成的多个独立的腔体内填充满闭孔发泡塑料，当塑料浮筒表面开裂且有水试图进入塑料浮筒内部时，由于闭孔发泡塑料的特性，会使水无法进入塑料浮筒内部，有效避免因塑料浮筒内部进水而造成光伏发电组件随塑料浮筒下沉的风险，同时，塑料浮筒内部填充了闭孔发泡塑料，还增加了塑料浮筒各部分的刚度，大大减小了塑料浮筒的蠕变，有利于塑料浮筒形状的长期保持；另外，由于塑料浮筒被加强筋分隔成多个腔体，而多个腔体内均填充有闭孔发泡塑料，因此，在其中一个腔体的表面有严重开裂时，即使有小部分水进入到该损坏的腔体内，但是由于另外的多个腔体仍然完好，因此，仍然可有效保证塑料浮筒整体漂浮在水面上，避免塑料浮筒下沉，可见，通过设置多个独立的腔体，有效分散了塑料浮筒出现下沉风险的因素，使塑料浮筒整体更加安全可靠，使用寿命更长。另外，塑料浮筒通过挤出成型方式连续化生产，可使塑料浮筒的壁厚均匀，而挤出成型的工作效率远高于吹塑成型，大幅简化了制作工艺，使塑料浮筒的制备可以实现大规模生产，且生产成本大幅降低；由于塑料浮筒的结构简单，因此，便于对水线以下的塑料浮筒表面附着的水生生物进行清理。
附图说明
图1和图2为本发明的主视图。
图3为图1的俯视图。
图4为图2的俯视图。
图5为图1的剖视图。
图6为图2的剖视图。
图7为图1中金属扣件结构示意图。
图8为图2中金属扣件结构示意图。
具体实施方式
一种用于安装水上光伏发电组件的浮体，如图5和图6所示，包括经挤出成型的塑料浮筒1，所述塑料浮筒1内部呈中空结构，塑料浮筒1内部通过多个加强筋2分隔成多个独立的腔体，在每个腔体内填充闭孔发泡塑料3。
所述塑料浮筒1包括两端开口的方形筒体，多个加强筋2设置在方形筒体内，在方形筒体的开口处通过热熔焊或胶黏剂连接有封闭开口的封盖，所述封盖的材质与方形筒体材质一致，便于制作及连接。
如图1所示，在方形筒体的两个相对的竖直侧壁的上端分别设置有水平朝外延伸形成的凸台4，所述凸台4的上表面与方形筒体的上表面平齐，在两凸台4之间设置有同时与两凸台4连接的金属框架；如图2所示，或者在方形筒体的两个相对的竖直侧壁的上端分别设置有竖直向上延伸形成的凸台4，凸台4的上表面高于方形筒体的上表面，在两凸台4之间设置有同时与两凸台4连接的金属框架。将光伏发电组件的支架安装在金属框架上，从而使光伏发电组件的整体重力优先传递到金属框架上，通过金属框架将光伏发电组件的重量均匀分布到整个塑料浮筒1上，降低了塑料浮筒1局部应力开裂的风险，进一步延长塑料浮筒1的使用寿命。另外，在图1结构的塑料浮筒1上，由于凸台4上表面与塑料浮筒1上表面平齐，还可供检修时人员走动，避免另行制作独立的通道，降低成本。
如图3和图4所示，所述金属框架包括卡套在方形筒体的凸台4上的U型金属型材5，沿垂直U型金属型材5的方向，在相对的两U型金属型材5上放置有与两U型金属型材5接触的多根金属矩管6，所述金属框架还包括有将金属矩管6与U型金属型材5的交叉处连接为一体的金属扣件16，所述金属矩管6有两根、三根、四根或者五根等，根据方形筒体的实际尺寸选择合适的金属矩管6数量。将光伏发电组件的支架对应安装在金属扣件16上，可使整个光伏发电组件的重量分布到金属矩管6上，由于多根金属矩管6与U型金属型材5形成横竖布置，均匀分布到金属矩管6上的重量又进一步的由金属矩管6均匀分布到U型金属型材5上，再由U型金属型材5均匀分布到整个塑料浮筒1上，大幅度降低了塑料浮筒1局部应力开裂的风险，而固定在塑料浮筒1上的金属框架还可作为塑料浮筒1表面的加强结构，大幅减小塑料浮筒1在各种应力下的蠕变，而U型金属型材5安装在塑料浮筒1的凸台4上，在热胀冷缩时产生的应力绝大部分可以通过形变释放，不会发生塑料浮筒1的应力开裂，大幅提高了塑料浮筒1整体的安全可靠性能，延长了塑料浮筒1的使用寿命，有效避免因塑料浮筒1下沉而导致光伏发电组件溺水损坏。
如图1和图7所示，在图1结构的基础上，所述金属扣件16为块状，在金属扣件16的下端面上设置有与金属矩管6相配合的方形的开口槽7，在金属扣件16的上端面上设置有供光伏发电组件的支架插入的凹槽8，开口槽7的顶面上设置有连通凹槽8的装配孔9，金属扣件16的开口槽7卡在金属矩管6与U型金属型材5交叉处的金属矩管6上，通过螺栓10沿竖直方向穿过同侧的U型金属型材5上的穿孔、方形筒体上的凸台4上的穿孔、金属矩管6上的穿孔、金属扣件16的装配孔9后与螺母11旋紧，将金属扣件16、金属矩管6以及U型金属型材5与方形筒体的凸台4紧固为一体。如图2和图8所示，在图2结构的基础上，所述金属扣件16为块状，金属扣件16内设置有供光伏发电组件的支架插入的贯穿金属扣件16上端面和下端面的通孔12，在金属扣件16其中一组相对的侧壁的下端设置有与金属型材5相配合的方形的缺口13，在金属扣件16未设置开口槽13的另外一组相对的侧壁上，分别设置有相对的金属矩管插入口14以及还分别设置有相对的装配孔9，所述金属矩管插入口14在装配孔9的上方，将金属扣件16上的相对的方形缺口13卡在U型金属型材5上，螺栓10水平穿过同侧的金属扣件16上的装配孔9、U型金属型材5上的穿孔、方形筒体的凸台4上的穿孔后与螺母11旋紧，将U型金属型材5和金属扣件16紧固在方形筒体的凸台4上，金属矩管6两端分别穿过对应端的金属扣件16的金属矩管插入口14，通过紧固件将金属矩管6与金属扣件16连接为一体，所述紧固件可以是螺栓或螺钉等，在安装光伏发电组件时，将光伏发电组件的支架由通孔12的上部插入，使支架的底部支架压在金属矩管6上，并通过螺栓等紧固件将支架与对应的金属扣件16紧固为一体。通过金属扣件16的开口槽7卡合并压紧在金属矩管6上，或者通过金属扣件16的开口槽13卡合并压紧在U型金属型材5上，可使金属框架牢固地连接在塑料浮筒1上，而由于U型金属型材5不会发生蠕变，因此，可有效保证螺纹连接不会松动，进一步使整个金属框架可以长期保持牢固连接，更进一步提高了塑料浮筒1整体的安全可靠性能，延长了塑料浮筒1的使用寿命。
凸台4的高度大于或等于U型金属型材5的槽深和金属扣件16的开口槽13的槽深；开口槽13的顶边与金属矩管插入口14的底边相平齐或者开口槽13的顶边高于金属矩管插入口14的底边。可使金属矩管6与U型金属型材5面接触，从而使光伏发电组件的重力通过金属矩管6传递到U型金属型材上5上，再由U型金属型材5传递到凸台4上，进一步均匀传递到整个塑料浮筒1上。
如图2和图6所示，在图2塑料浮筒结构的基础上，所述方形筒体上表面的中部向上凸起，凸起部分15的上表面与金属矩管6底面接触，从而可使由金属矩管6传递来的重量可更为均匀的分部到整个塑料浮筒1上，避免塑料浮筒1形变，另外，通过设置凸起部分15，还可供检修人员在凸起部分15上行走，避免另行制作独立的通道，降低成本。所述凸起部分15的两侧壁以及两凸台4的内壁分别通过方形筒体内部的加强筋2与方形筒体的底面连接，以利于应力传递，提高塑料浮筒1强度。
所述方形筒体的凸台4为实心结构或空腔结构，且凸台4的横截面为矩形，将方形筒体的凸台4设置为矩形，便于U型金属型材5的安装卡合。另外，凸台4为空腔结构时，可预先在螺栓连接位置的矩形空腔内填满相同材质的塑料填充块，随后再进行端面封闭和钻孔等操作，塑料填充块端部与方形筒体端部齐平，封闭时，塑料填充块与封端用的塑料板焊接或粘接成一体。
所述U型金属型材5两端的长度以及金属矩管6两端的长度分别超出方形筒体之外。在需要安装多组光伏发电组件时，可通过U型金属型材5两端以及金属矩管6两端超出的部分与相邻的浮体进行连接。
所述方形筒体以及封盖的材质均为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等，所述闭孔发泡塑料3的材质是发泡聚乙烯、发泡聚丙烯、发泡聚氯乙烯、发泡聚苯乙烯或发泡聚氨酯等，所述U型金属型材5、金属矩管6、金属扣件16的材质均为铝合金或不锈钢。
本发明中涉及的方向性指示（诸如上表面、竖直向上等），仅用于解释浮体处于如图2状态时的各部件之间的相对位置关系、运动关系，如该特定状态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
Claims (14)
1.一种用于安装水上光伏发电组件的浮体，其特征在于：包括经挤出成型的塑料浮筒(1)，所述塑料浮筒(1)内部呈中空结构，塑料浮筒(1)内部通过多个加强筋(2)分隔成多个独立的腔体，在每个腔体内填充闭孔发泡塑料(3)。
2.根据权利要求1所述的一种用于安装水上光伏发电组件的浮体，其特征在于：所述塑料浮筒(1)包括两端开口的方形筒体，多个加强筋(2)设置在方形筒体内，在方形筒体的开口处通过热熔焊或胶黏剂连接有封闭开口的封盖。
3.根据权利要求2所述的一种用于安装水上光伏发电组件的浮体，其特征在于：在方形筒体的两个相对的竖直侧壁的上端分别设置有水平朝外延伸形成的凸台(4)，所述凸台(4)的上表面与方形筒体的上表面平齐，在两凸台(4)之间设置有同时与两凸台(4)连接的金属框架。
4.根据权利要求2所述的一种用于安装水上光伏发电组件的浮体，其特征在于：在方形筒体的两个相对的竖直侧壁的上端分别设置有竖直向上延伸形成的凸台(4)，凸台(4)的上表面高于方形筒体的上表面，在两凸台(4)之间设置有同时与两凸台(4)连接的金属框架。
5.根据权利要求3所述的一种用于安装水上光伏发电组件的浮体，其特征在于：所述金属框架包括卡套在方形筒体的凸台(4)上的U型金属型材(5)，沿垂直U型金属型材(5)的方向，在相对的两U型金属型材(5)上放置有与两U型金属型材(5)接触的多根金属矩管(6)，所述金属框架还包括有将金属矩管(6)与U型金属型材(5)的交叉处连接为一体的金属扣件(16)。
6.根据权利要求4所述的一种用于安装水上光伏发电组件的浮体，其特征在于：所述金属框架包括卡套在方形筒体的凸台(4)上的U型金属型材(5)，沿垂直U型金属型材(5)的方向，在相对的两U型金属型材(5)之间放置有与两U型金属型材(5)接触的多根金属矩管(6)，所述金属框架还包括有将金属矩管(6)与U型金属型材(5)的交叉处连接为一体的金属扣件(16)。
7.根据权利要求5所述的一种用于安装水上光伏发电组件的浮体，其特征在于：所述金属扣件(16)为块状，在金属扣件(16)的下端设置有与金属矩管(6)相配合的方形的开口槽(7)，在金属扣件(16)的上端设置有供光伏发电组件的支架插入的凹槽(8)，开口槽(7)的顶面上设置有连通凹槽(8)的装配孔(9)，金属扣件(16)的开口槽(7)卡在金属矩管(6)与U型金属型材(5)交叉处的金属矩管(6)上，通过螺栓(10)沿竖直方向穿过同侧的U型金属型材(5)上的穿孔、方形筒体上的凸台(4)上的穿孔、金属矩管(6)上的穿孔、金属扣件(16)的装配孔(9)后与螺母(11)旋紧，将金属扣件(16)、金属矩管(6)以及U型金属型材(5)与方形筒体的凸台(4)紧固为一体。
8.根据权利要求6所述的一种用于安装水上光伏发电组件的浮体，其特征在于：所述金属扣件(16)为块状，金属扣件(16)内设置有供光伏发电组件的支架插入的贯穿金属扣件(16)上端面和下端面的通孔(12)，在金属扣件(16)其中一组相对的侧壁的下端设置有与U型金属型材(5)相配合的方形的开口槽(13)，在金属扣件(16)未设置开口槽(13)的另外一组相对的侧壁上，分别设置有相对的金属矩管插入口(14)以及还分别设置有相对的装配孔(9)，所述金属矩管插入口(14)在装配孔(9)的上方，将金属扣件(16)上的开口槽(13)卡在U型金属型材(5)上，螺栓(10)水平穿过同侧的金属扣件(16)上的装配孔(9)、U型金属型材(5)上的穿孔、方形筒体的凸台(4)上的穿孔后与螺母(11)旋紧，将U型金属型材(5)和金属扣件(16)紧固在方形筒体的凸台(4)上，金属矩管(6)两端分别穿过对应端的金属扣件(16)的金属矩管插入口(14)，通过紧固件将金属矩管(6)与金属扣件(16)连接为一体。
9.根据权利要求8所述的一种用于安装水上光伏发电组件的浮体，其特征在于：凸台(4)的高度大于或等于U型金属型材(5)的槽深和金属扣件(16)的开口槽(13)的槽深；开口槽(13)的顶边与金属矩管插入口(14)的底边相平齐或者开口槽(13)的顶边高于金属矩管插入口(14)的底边。
10.根据权利要求9所述的一种用于安装水上光伏发电组件的浮体，其特征在于：所述方形筒体上表面的中部向上凸起，凸起部分(15)的上表面与金属矩管(6)底面接触；所述凸起部分(15)的两侧壁以及两凸台(4)的内壁分别通过方形筒体内部的加强筋(2)与方形筒体的底面连接。
11.根据权利要求3-10任意一项所述的一种用于安装水上光伏发电组件的浮体，其特征在于：所述方形筒体的凸台(4)为实心结构或空腔结构，且凸台(4)的横截面为矩形。
12.根据权利要求5-10任意一项所述的一种用于安装水上光伏发电组件的浮体，其特征在于：所述U型金属型材(5)两端的长度以及金属矩管(6)两端的长度分别超出方形筒体之外。
13.根据权利要求2所述的一种用于安装水上光伏发电组件的浮体，其特征在于：所述方形筒体以及封盖的的材质均为聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯，所述闭孔发泡塑料(3)的材质是发泡聚乙烯、发泡聚丙烯、发泡聚氯乙烯、发泡聚苯乙烯或发泡聚氨酯。
14.根据权利要求5-10任意一项所述的一种用于安装水上光伏发电组件的浮体，其特征在于：所述U型金属型材(5)、金属矩管(6)、金属扣件(16)的材质均为铝合金或不锈钢。
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