CN110445451A - 一种光伏组件的支撑装置及光伏系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光伏组件的支撑装置及光伏系统，其中，该光伏组件的支撑装置设置于水面，包括支撑体和浮体，所述浮体与所述支撑体相连，所述浮体为所述支撑装置提供浮力支撑，所述支撑体用于安装所述光伏组件。本发明所提供光伏组件的支撑装置将连接光伏组件的连接功能和提供浮力支撑的浮力功能相分离，具有连接功能的支撑体可以仅用于连接光伏组件，而不用作浮力支撑，在制造安装时，支撑体无水密性要求，能够大幅简化支撑体的制造工序，进而降低制造成本。

Description

一种光伏组件的支撑装置及光伏系统

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种光伏组件的支撑装置及光伏系统。

背景技术

设置于水面的光伏发电系统都需要设置支撑装置，以为光伏组件提供浮力支撑，传统的支撑装置既具备浮力功能，又具备连接光伏组件的连接功能，这种形式的支撑装置在制造时，需要考虑浮力支撑、强度、连接位的设置等，制造工序较为复杂，制造成本较高。

因此，如何提供一种制造工序简单的支撑装置，仍是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种光伏组件的支撑装置及光伏系统，其中，该光伏组件的支撑装置的支撑体不用作浮力支撑，在制造时无需考虑水密性的问题，制造工序较为简单，制造成本较低。

为解决上述技术问题，本发明提供一种光伏组件的支撑装置，设置于水面，包括支撑体和浮体，所述浮体与所述支撑体相连，所述浮体为所述支撑装置提供浮力支撑，所述支撑体用于安装所述光伏组件。

本发明所提供光伏组件的支撑装置，将连接光伏组件的连接功能和提供浮力支撑的浮力功能相分离，具有连接功能的支撑体可以仅用于连接光伏组件，其可以不用作浮力支撑，在制造安装时，支撑体无水密性要求，能够大幅简化支撑体的制造工序，进而降低制造成本。

同样地，浮体仅需要提供浮力功能，而无需作为连接件，其制造过程也可大幅简化，制造成本也可大幅降低。

可选地，所述支撑体设置有若干沿竖向贯通的透过孔。

可选地，所述光伏组件的正面和背面均可用于光伏发电；使用状态下，阳光至少能够从各所述透过孔照射到水面，并通过水面反射至所述光伏组件的背面；或者，使用状态下，所述支撑体沉入水面，阳光照射到水面，并通过水面反射至所述光伏组件的背面。

可选地，所述支撑体和/或所述浮体设有反射涂层。

可选地，所述支撑体包括支撑框和位于该支撑框内的若干加强梁，各所述加强梁之间和/或所述加强梁与所述支撑框的边梁之间围合形成所述透过孔。

可选地，所述支撑体不作为浮力支撑。

可选地，所述支撑框和各所述加强梁为一体式结构。

可选地，所述支撑框的边梁设置有加强结构。

可选地，所述支撑框的上表面和下表面中，一者设置有定位凸起，另一者设置有与所述定位凸起相对应的定位槽；多个所述支撑体处于堆叠状态时，相邻两支撑体中，一个所述支撑体的定位凸起能够插接于另一个所述支撑体的定位槽。

可选地，还包括支撑组件，所述支撑组件设置于所述支撑体，用于将所述光伏组件维持在水面的上方。

可选地，所述浮体包括壳体，所述壳体内具有密封的浮力腔；还包括支撑结构，所述支撑结构能够对所述壳体的上壳壁进行支撑。

可选地，使用状态下，所述支撑体沉入水面。

本发明还提供一种光伏系统，包括光伏组件和支撑装置，所述光伏组件安装于所述支撑组件，所述支撑装置为上述的光伏组件的支撑装置。

由于上述的光伏组件的支撑装置已经具备如上的技术效果，那么，具有该光伏组件的支撑装置的光伏系统亦当具备相类似的技术效果，故在此不做赘述。

可选地，所述支撑体和所述浮体的数量均为多个，以组合形成网格状的支撑阵列，所述支撑阵列的横排和纵排中，一者包括若干所述支撑体，另一者包括若干所述浮体；形成一排的所述浮体为运维通道。

可选地，连接于两排所述浮体之间的各排所述支撑体中，每一排的所述支撑体的数量至少为两个，且各所述支撑体依次相连。

附图说明

图1为本发明所提供光伏组件的支撑装置的一种具体实施方式的结构示意图；

图1a为图1中支撑装置的一种使用状态图；

图2为支撑体在一个视角下的结构示意图；

图3为支撑体在另一个视角下的结构示意图；

图4为安装有支撑组件的支撑装置的结构示意图；

图5为支撑组件和支撑体的连接结构图；

图6为浮体在一个视角下的结构示意图；

图7为浮体在另一个视角下的结构示意图；

图8为支撑体和浮体连接处的局部放大图；

图9为支撑阵列的一种具体实施方式的结构示意图；

图10为图9中支撑阵列和光伏组件的连接结构图；

图11为另一种支撑阵列与光伏组件的连接结构图；

图12为图11中支撑装置的结构示意图；

图13为双联件的结构示意图；

图14为双联件和两支撑体连接处的局部放大图。

图1-14中的附图标记说明如下：

1 支撑体、11 支撑框、111 加强结构、112 定位凸起、113 定位槽、12 加强梁、13第一连接位、14 第二连接位、15 第一工艺孔；

2 浮体、21 顶撑件、22 浮体连接位、23 第二工艺孔、24 止滑结构；

3 光伏组件；

4 支撑组件、41 第一支撑板、42 第二支撑板、43 固定框；

5 双联件、51 连接副、52 第三工艺孔；

A 透过孔。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本文中所述“若干”是指数量不确定的多个，通常为两个以上；且当采用“若干”表示某几个部件的数量时，并不表示这些部件的数量相同。

本文中所述“第一”、“第二”、“第三”等词，仅是为了便于描述结构相同或相类似的两个以上的结构或部件，并不表示对顺序的某种特殊限定。

请参考图1-8，图1为本发明所提供光伏组件的支撑装置的一种具体实施方式的结构示意图，图1a为图1中支撑装置的一种使用状态图，图2为支撑体在一个视角下的结构示意图，图3为支撑体在另一个视角下的结构示意图，图4为安装有支撑组件的支撑装置的结构示意图，图5为支撑组件和支撑体的连接结构图，图6为浮体在一个视角下的结构示意图，图7为浮体在另一个视角下的结构示意图，图8为支撑体和浮体连接处的局部放大图。

如图1所示，本发明提供一种光伏组件3的支撑装置，设置于水面，包括支撑体1和浮体2，浮体2与支撑体1相连，以为支撑装置提供浮力支撑；光伏组件3安装于支撑体1，支撑体1不作为浮力支撑。上述水面具体可以为湖面、河面或者海面等。

区别于现有技术，在本发明实施例中，连接光伏组件3的连接功能和提供浮力支撑的浮力功能是相分离的，具有连接功能的支撑体1可以仅用于连接光伏组件3，而不用作浮力支撑，在制造安装时，支撑体1无水密性的要求，能够大幅简化支撑体1的制造工序，进而降低制造成本。同样地，浮体2仅需提供浮力功能，而无需作为连接件，其上无需设置连接位等，制造过程也可大幅简化，可进一步地降低本发明所提供支撑装置的成本。

支撑体1不作为浮力支撑具体是指：支撑体1独立放置于水面时，其重力可以大于所受到的浮力，即支撑体1不能够提供浮力，此时，支撑体1可以为密度较大的金属构件；或者，支撑体1在采用塑料等轻质材料制备时，支撑体1的浮力也可以大于重力，但此时，支撑体1可以横置于水面上方，即支撑体1可以不与水面相接触，以使得其不参与提供浮力。

本发明实施例并不排除支撑体1同时用于浮力支撑的方案，事实上，支撑体1用于辅助浮力支撑，即支撑体1的浮力大于重力、且接触水面的方案也是本发明所提供支撑装置的一种备选方案，可减轻浮体2的负担，进而可缩减浮体2的体积，并最终减少支撑装置的安装占用面积。

可以理解，本发明的一个核心在于将浮力功能和连接功能相分离，在制造支撑件1时，仅需要考虑其连接的可靠性，而至于是否用作浮力支撑无需刻意考虑，是否均可；如此，支撑件1的设计、制造均可大幅简化，而并非一定要采用一种重力大于浮力的材料(或结构)来制备支撑体1。同样地，浮体2的设计、制造也只需要考虑浮力支撑的功能即可，其可以为空腔式结构，也可以采用泡沫、塑料等轻质材料制备，具体可以根据实际情况而定。

更为重要的是，安装于支撑体1的光伏组件3的正面和背面均可用于光伏发电，即该光伏组件3可用于双面发电，且支撑体1设置有若干沿竖向贯通的透过孔A。在使用状态下，阳光至少能够从各透过孔A照射到水面，并通过水面沿相应透过孔A反射至光伏组件3的背面，使得光伏组件3的背面也可以接收阳光，从而使得光伏组件3的正面和背面均可进行光伏发电，阳光的利用率较高，进而可提高光伏发电量。除通过上述的透过孔A外，阳光也可以通过支撑体1和浮体2之间未被光伏组件3遮挡的裸露水面进行反光，进而将阳光反射到光伏组件3的背面进行光伏发电。

上述“正面”是指光伏组件3的光伏板正对阳光的一面，而“背面”则是指光伏板正面的相对面，在通常情况下，尤其是在陆地上使用时，地面不具备反光条件，光伏板的背面难以接受到太阳光，故此，传统的光伏发电均只能通过光伏组件3的正面吸收太阳光进行发电；上述“竖向”即透过孔A的轴向，是指上下方向，当然，并非是指绝对的上下方向，也可以与上下方向呈一定的夹角，只要保证阳光能够自该透过孔A照射到水面，并且能够由该透过孔A反射至光伏组件3的背面即可。

除可用于双面发电外，上述透过孔A的设置还能够加大光伏组件3与水面之间的对流换热，以增强光伏组件3的冷却效果，降低光伏组件3的工作温度，进而提高光伏发电的效率。

在另一种实施方式中，如图1a所示，图1a中波浪线表示水面，在使用状态下，受自身重力以及光伏组件3压力，支撑体1可以完全沉入水面，即使得阳光可以直接照射到水面，并通过水面反射至光伏组件3的背面，以增加反光量，可提高光伏组件3背面的发电效率；同时，还能够更大程度地提高光伏组件3与水面之间的对流换热。此时，支撑体1上可以设置上述的透过孔A，也可以不设置，在本发明实施例中，优选采用设置透过孔A的方案，一方面，可降低支撑体1的重量，减少浮力需求，另一方面，更方便支撑体1沉入水面。

进一步地，支撑体1和/或浮体2还可以设置反射涂层，该反射涂层的反射率要大于支撑体1、浮体2表面的反射率，可增大反光量，以更大程度地提高光伏发电量。上述反射涂层并不局限于设置在支撑体1、浮体2的上表面，也可以设置在二者的侧面，具体根据实际使用情况而定。

在具体的方案中，支撑体1可以为框架式结构，如图2、图3所示，支撑体1可以包括支撑框11，支撑框11内可以设置若干的加强梁12，以提高该支撑体1的强度；上述加强梁12的数量、排布形式等在此不作限定，各加强梁12之间和/或加强梁12与支撑框11的边梁之间可以围合形成上述的透过孔A。或者，该支撑体1也可以为呈板状，进而可以在支撑体1上通过切割等方式开设上述的透过孔A，同样也能够起到反射光的技术效果。

透过孔A可以为圆形孔，也可以为方形孔、三角形孔或者其他形式的异形孔，而无论采用何种设置，只要阳光能够通过该透过孔A照射到水面，并通过水面自相应的透过孔A反射到光伏组件3的背面即可。

上述框架式的支撑体1可以为分体式结构，进而可以由各边梁及加强梁12通过卡接、拼接、焊接或者通过连接件等方式组合而成。或者，上述框架式的支撑体1也可以为一体式结构，即支撑框11和各加强梁12可以一体形成，此时，支撑体1可以通过一体注塑、中空吹塑等方式形成；以中空吹塑为例，支撑体1上会留有第一工艺孔15，在使用时，可采用密封件对该第一工艺孔15进行密封，以防止水汽进入，当然，考虑到支撑体1可以不用于提供浮力支撑，上述第一工艺孔15也可以不封堵。

支撑框11的边梁可以设置有加强结构111，以提高支撑框11的强度。该加强结构111可以是在支撑框11制造完成后，通过焊接等方式安装于支撑框11边梁的加强筋或加强肋等；该加强结构111也可以随支撑框11一体形成，具体而言，其可以为设置在边梁的凹凸结构，该凹凸结构可用于提高相应边梁的抗弯、抗扭能力，能够较大程度地避免水流冲击等而导致的支撑体1损坏。

支撑框11的上表面和下表面中，一者可以设置有定位凸起112，另一者可以设置有与定位凸起112相对应的定位槽113。在进行运输时，可以将多个支撑体1沿竖向堆叠，且在堆叠状态下，上下两相邻支撑体1中，一个支撑体1的定位凸起112能够插接于另一个支撑体1的定位槽113，以对两支撑体1的相对位移进行限制，可避免运输过程中上下堆叠的各支撑体1来回窜动，进而保障各支撑体1在运输过程中的稳定性。

可以理解，上述定位凸起112、定位槽113也可以不存在，然后可通过绳索、限位板等形式的限位件来保证各支撑体1在堆叠状态下的整齐，以方便运输。

请继续参考图2，支撑框11的四角可以设置第一连接位13，以便于支撑体1与浮体2或者两支撑体1之间的连接固定。支撑框11上还设有第二连接位14，该第二连接位14可用于和固定光伏组件3的支撑组件4相连。

如图4、图5所示，支撑组件4可以包括第一支撑板41、第二支撑板42以及固定框43，第一支撑板41、第二支撑板42可以设置于支撑体1相对的两端，并与第二连接位14相固定。而且，第一支撑板41、第二支撑板42中，一者较高，一者较低，可使得安装于两连接板的固定框43可以与水平面呈预定角度倾斜，以便于安装在固定框43的光伏组件3更好地接收阳光，保证光伏发电的效率。上述的“预定角度”在此不做限定，其与光伏组件安装处的经纬度、太阳照射角等有关，在实施时，本领域技术人员可以根据实际情况进行设置；可以理解，正是由于上述预定角度的存在，设置于支撑体1的透过孔A才能够接收到阳光，进而将阳光反射至光伏组件3的背面。

在使用状态下，无论支撑体1是否完全沉入水面，通过支撑组件4安装固定的光伏组件3都必须与水面具有一定的安全距离，以避免风吹、浪涌等导致水面淹没光伏组件3。上述“安全距离”可以结合实际安装处水面的情况而定，若水面较为平静，则上述的安全距离可以较小，若容易起浪，则上述的安全距离可以较大。

如图6、图7所示，浮体2可以包括壳体，壳体内可以具有密封的浮力腔，其具体可以通过中空吹塑的方式形成，中空吹塑工艺所留下的第二工艺孔23可以采用密封件进行封堵，以避免水汽进入浮体2内部而导致浮体2浮力减弱、甚至丧失的情形。

浮体2除了作为浮力单元之外，其还能够用于组建运维通道，以方便工作人员对各光伏组件3进行检修，因此，该浮体2还需要具有一定的强度，以避免被踩塌。

为此，浮体2还可以设置支撑结构，以对浮体2的上壁(即供行走的壁面)进行支撑。如图7所示，在本发明实施例中，该支撑结构可以为呈锥形的顶撑件21，该顶撑件21的大径端可以连接于浮体2的下壁，小径端可以连接于浮体2的上壁，以加强对上壁的支撑。或者，该支撑结构也可以为设置于浮体2内、连接于上壁和下壁间的加强板、加强肋等形式的支撑体。

进一步地，还可以在浮体2的上表面设置止滑结构24，以增大浮体2上表面的摩擦系数，进而可增大工作人员脚底与浮体2上表面之间的摩擦力，可较大程度地避免工作人员在浮体2上行走时滑落。

浮体2的四角可以设置浮体连接位22，以便与支撑体1相连，如图8所示，支撑体1的第一连接位13和浮体2的浮体连接位22可以上下层叠，进而可采用螺栓、销钉等形式的连接件，将支撑体1和浮体2相连。除图8实施例外，支撑体1和浮体2之间也可以采用其他方式进行连接，例如，可以在第一连接位13或浮体连接位22上直接固定连接件，进而可通过该连接件穿过另一连接位，以对支撑体1和浮体2进行连接固定。

针对上述各实施方式所涉及的光伏组件的支撑装置，本发明还提供一种光伏系统，包括光伏组件3和上述的支撑装置，具体请参考图9-14，图9为支撑阵列的一种具体实施方式的结构示意图，图10为图9中支撑阵列和光伏组件的连接结构图，图11为另一种支撑阵列与光伏组件的连接结构图，图12为图11中支撑装置的结构示意图，图13为双联件的结构示意图，图14为双联件和两支撑体连接处的局部放大图。

如图所示，支撑体1和浮体2的数量均可以为多个，以组合形成网格状的支撑阵列，该支撑阵列的横排和纵排中，一者可以包括若干支撑体1，用于支撑光伏组件3，另一者可以包括若干浮体2，以用作运维通道；每一个网格可以称之为一个支撑单元，以方形网格为例，该网格的两组相对边中，一组相对边均为浮体2，另一组相对边均为支撑体1。上述的网格状支撑阵列并不限于方形网格，也可以为矩形、菱形或者其他形状的网格，具体可以根据实际需要进行设置。

在第一种实施方式中，如图9、图10所示，一个支撑体1的四角可以连接四个浮体2，同样地，一个浮体2的四角可以连接四个支撑体1。这种形式的支撑阵列中，每一支撑单元包括两支撑体1和两浮体2，浮体2的数量较多，可提供更大的浮力，两排浮体2之间可以设置一排的光伏组件3。

在第二种实施方式中，如图11、图12所示，连接于两排浮体2的各排支撑体1中，每一排的支撑体1的数量均可以为两个以上(为便于描述，可称之为n个，n≥2)，每一排的n个支撑体1可以依次相连，形成支撑组，并以该支撑组的相对两端分别和两排的浮体2相连；这种形式的支撑阵列中，每一支撑单元包括2n个支撑体1和两浮体2，2n个支撑体1中，n个支撑体1依次连接作为该支撑单元的一个侧边。如此，两排浮体2之间可以安装n排的光伏组件3，水面空间的利用率较高，能够安装更多的光伏组件3，光伏组件3的安装密度较高，有利于提高光伏发电量。

为方便地通过浮体2所形成的运维通道对各排的光伏组件3进行检修，在本发明实施例中，上述n优选等于2，即两排浮体2之间，每一排的支撑体1的数量均为两个，这两个支撑体1可以二者的相邻端相连接，并以二者的相对端分别与两排的浮体2相连。

比较而言，第一种实施方式中浮体2的数量更多，可提供更大的浮力，而第二种实施方式中光伏组件3的安装密度较大，光伏发电量较大。在实际应用中，本领域技术人员可以根据实际需要选择上述两种实施方式对支撑体1、浮体2进行排布；当然，除上述两种实施方式外，还可以采用其他的实施方式，例如，每一个支撑单元可以包括四个浮体2和两个支撑体1，四个浮体2中，两两连接作为该支撑单元的一个侧边，以提供更大的浮力。

在上述的第二种实施方式中，相邻两支撑体1之间可以通过双联件5固连，如图13、图14所示，双联件5可以通过中空吹塑形成，其上具有第三工艺孔52，该第三工艺孔52可以封堵，也可以不封堵，具体可依据支撑体1是否需要浮力支撑功能而定。双联件5上设有连接副51，该连接副51具体可以为螺柱或者销钉等，两支撑体1的两第一连接位13可以上下层叠，进而通过连接副51穿过两第一连接位13，并配合螺母、限位钢丝等元件，以将两支撑体1固连。除采用上述的双联件5以连接两支撑体1外，两支撑体1之间也可以采用其他的连接件进行固定，例如螺栓等。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种光伏组件的支撑装置，设置于水面，其特征在于，包括支撑体(1)和浮体(2)，所述浮体(2)与所述支撑体(1)相连，所述浮体(2)为所述支撑装置提供浮力支撑，所述支撑体(1)用于安装所述光伏组件(3)。

2.根据权利要求1所述光伏组件的支撑装置，其特征在于，所述支撑体(1)设置有若干沿竖向贯通的透过孔(A)。

3.根据权利要求2所述光伏组件的支撑装置，其特征在于，所述光伏组件(3)的正面和背面均可用于光伏发电；

使用状态下，阳光至少能够从各所述透过孔(A)照射到水面，并通过水面反射至所述光伏组件(3)的背面；或者，

使用状态下，所述支撑体(1)沉入水面，阳光照射到水面，并通过水面反射至所述光伏组件(3)的背面。

4.根据权利要求3所述光伏组件的支撑装置，其特征在于，所述支撑体(1)和/或所述浮体(2)设有反射涂层。

5.根据权利要求2-4中任一项所述光伏组件的支撑装置，其特征在于，所述支撑体(1)包括支撑框(11)和位于该支撑框(11)内的若干加强梁(12)，各所述加强梁(12)之间和/或所述加强梁(12)与所述支撑框(11)的边梁之间围合形成所述透过孔(A)。

6.根据权利要求5所述光伏组件的支撑装置，其特征在于，所述支撑体(1)不作为浮力支撑。

7.根据权利要求5所述光伏组件的支撑装置，其特征在于，所述支撑框(11)和各所述加强梁(12)为一体式结构。

8.根据权利要求5所述光伏组件的支撑装置，其特征在于，所述支撑框(11)的边梁设置有加强结构(111)。

9.根据权利要求5所述光伏组件的支撑装置，其特征在于，所述支撑框(11)的上表面和下表面中，一者设置有定位凸起(112)，另一者设置有与所述定位凸起(112)相对应的定位槽(113)；

多个所述支撑体(1)处于堆叠状态时，相邻两支撑体(1)中，一个所述支撑体(1)的定位凸起(112)能够插接于另一个所述支撑体(1)的定位槽(113)。

10.根据权利要求1-4中任一项所述光伏组件的支撑装置，其特征在于，还包括支撑组件(4)，所述支撑组件(4)设置于所述支撑体(1)，用于将所述光伏组件(3)维持在水面的上方。

11.根据权利要求1-4中任一项所述光伏组件的支撑装置，其特征在于，所述浮体(2)包括壳体，所述壳体内具有密封的浮力腔；

还包括支撑结构，所述支撑结构能够对所述壳体的上壳壁进行支撑。

12.根据权利要求1-4中任一项所述光伏组件的支撑装置，其特征在于，使用状态下，所述支撑体(1)沉入水面。

13.一种光伏系统，包括光伏组件(3)和支撑装置，所述光伏组件(3)安装于所述支撑装置，其特征在于，所述支撑装置为权利要求1-12中任一项所述的光伏组件的支撑装置。

14.根据权利要求13所述光伏系统，其特征在于，所述支撑体(1)和所述浮体(2)的数量均为多个，以组合形成网格状的支撑阵列，所述支撑阵列的横排和纵排中，一者包括若干所述支撑体(1)，另一者包括若干所述浮体(2)；

形成一排的所述浮体(2)为运维通道。

15.根据权利要求14所述光伏系统，其特征在于，连接于两排所述浮体(2)的各排所述支撑体(1)中，每一排的所述支撑体(1)的数量至少为两个，且各所述支撑体(1)依次连接。