CN110920808A - 一种适用于抽水蓄能电站开发水上光伏的系泊系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于抽水蓄能电站开发水上光伏的系泊系统。本发明包括新型系泊系统的结构、固定锚索的材料、水下网箱的材料、锚索固定点及滑环五部分。本发明能有效的应对上水库水位变化大,变化频繁的特点，具有方案简洁，成本低，施工方便，能够满足系泊要求的优点，推广应用价值较大。
Description
技术领域
本发明属于新能源发电系统技术领域，尤其涉及一种适用于抽水蓄能电站开发水上光伏的系泊系统。
背景技术
能源一直以来都在国民经济发展和人民日常生活中占有重要地位，过去，化石能源支撑起世界各国的能源体系，但是人们也逐渐意识到化石燃料并不是取之不尽、用之不竭的，所以世界各国开始将新能源的开发与利用纳入国家发展的重要内容。目前我国部分地区能源消费的环境承载能力已经接近上限，大气污染形势严峻。在抽水蓄能电站上库开发水上光伏，积极开发利用当地的可再生能源，适当减轻能源对外依靠的压力，对改善当地的电源结构和走能源可持续发展的道路是十分必要的。
利用抽水蓄能电站上水库开发光伏，不仅利用上水库的闲置水面开发能源，并且水上光伏的利用有效避免了阳光对上水库水体的直射，保护水库土工膜，延长土工膜的使用寿命，水上光伏的利用还有利于减少上水库的蒸发量，增加发电量，带来附加的经济效益。
光伏组件漂浮于抽蓄电站上水库，为避免光伏组件在风浪载荷下撞击上水库岩壁，损坏光伏组件，必须对光伏组件安装相应的系泊系统，但是由于上水库的水面在抽水与发电过程中水位变化很大，传统的系泊系统已经无法发挥作用。故如何应对上水库水位变化巨大，变化频繁的问题是一项重要且必要的工作。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种适用于抽水蓄能电站开发水上光伏的系泊系统。具体设计如下：
本系统包括包括网箱、滑环、水上光伏组件、水上固定锚索、水下固定锚索、下锚索固定点、上锚索固定点7部分，其特征在于水上光伏组件由滑环与网箱连接，滑环搭载浮体随水面上下起伏而上下移动，网箱八个角由固定锚索固定在特定区域，固定锚索固定于锚索固定点，下锚索固定点在水下固定于岩壁，上锚索固定点在水上固定于岩壁。
所述固定锚索的材料可以分为锚链、钢丝绳和合成纤维索。合成纤维索目前在平台的系泊系统中还尚未得到广泛应用，国际目前对合成纤维制成的锚索目前仍处于研究阶段，所以不建议采用合成纤维材料。而锚链的强度很高，并且成本相对较高，对于水面环境相对稳定的抽水蓄能上库不必用锚链。所以最终可以选用钢丝绳作为锚索，通常采用精炼梨钢(IPS)和高级精炼梨钢(EIPS)、单股钢丝绳芯((IWRC)的6股、8 股圆股钢丝绳，这些钢丝绳受力时会产生扭矩。为达到防扭的目的，防扭转(螺旋股型和多股型)的钢丝绳得以应用，通过几层钢丝(或几束钢丝)反向缠绕，钢丝绳受力时不会产生很大的扭矩，因此优选防扭转钢丝绳。另外由于钢丝绳应用水下，为防止钢丝绳发生电化学腐蚀，选用镀锌防扭转钢丝绳。
所述网箱的选材可以考虑高强度合成纤维绳索和钢丝绳，高强度合成纤维绳索的应用领域很广，强力很高、耐磨性能好，但是由于抽水蓄能电站上水库没有遮挡，合成纤维绳索若处在紫外线照射下，其强度会大大降低，所以网箱的选材选用钢丝绳，不仅可以起到固定的作用，并且可以应对滑环和光伏组件的磨损。
水下网箱的尺寸可以根据实际情况进行具体设计，网箱的宽度及长度根据水上光伏组件浮体的尺寸进行确定，在浮体的四周应该留有长与宽的10％的空间，然后利用锚索和滑环将浮体固定于网箱。水下网箱的高度根据抽蓄电站上库的水位变化范围进行确定，并在上下延长15％的空间，防止水位的变化超过预期，光伏组件出现故障。
所述锚索的固定方式可以采用打桩的方式，抽蓄电站上水库为达到防渗的目的，常建有防渗层，防渗层表面为钢筋混凝土结构，有利于桩体的固定，所述水上的固定点可以采用现浇桩的形式，将固定点的钢筋混凝土去除，而后埋入固定桩重新浇筑；所述水下的固定点可以利用水下打桩机进行钻孔，而后埋入桩体。固定点用于固定锚索，确保网箱的位置。
所述滑环的作用在于防止水上光伏组件的水平转动，避免光伏组件朝向出现变化，使太阳能电池的发电效率降低，同时也能够使得水上光伏组件随着水位沿着网箱的绳索上下起伏。滑环上安装一块小型浮体，保证滑环浮于水面，稳定滑环位置。网箱安装滑环的钢丝绳应该套有保护套，防止滑环的不断移动将钢丝绳表面的镀锌磨掉，水体腐蚀钢丝绳。
本发明提供的设计带来的有益效果：本系统能够对水上光伏组件起到一定的保护作用，防止其撞击上水库岩壁，并且能够随着上水库的水位自由起伏，有效解决了上水库水位变化大的问题。系统装置简单，只需将网箱用过固定锚索固定于固定点处，将水上光伏组件通过滑环固定于网箱内部。
附图说明
图1新型系泊系统；
图1中各部分功能如下：
1-网箱，作用在于限制水上光伏组件的活动，避免其撞击岩壁；
2-滑环，作用在于防止水上光伏组件在水面自由转动，影响太阳能电池板的朝向，降低发电效率，并且也能够使水上光伏组件随水位移动；
3-水上光伏组件，浮体、太阳能电池板等发电组件所在地；
4-水上固定锚索，作用在于将网箱固定在特定区域；
5-水下固定锚索，作用在于将网箱固定在特定区域；
6-下锚索固定点，在水下将锚链固定于岩壁；
7-上锚索固定点，在水上将锚链固定于岩壁。
图2浮体排列方式；
具体实施方式
下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
现有一抽水蓄能电站，水库水面呈长方形，长200米，宽60米，平均水深15米，水位变幅4-5米。当地日照强度较高，紫外线较强，水库建有防渗层，表面为钢筋混凝土结构。
现设计一网箱，网箱形状为一长方体，高度为7米，长10米，宽5米，考虑墙体斜度，共需网箱171 个，纵向排列9个，横向排列19个。水上浮体为一边长0.8米的正六边柱体，网箱内共13个浮体组成，按附图2所示排列。
由于当地紫外线照射强度高，网箱的选材选用钢丝绳，锚索材料选取镀锌防扭转钢丝绳，滑环连接浮体与网箱，并在滑环处安装浮体，将滑环浮于水面上，且在网箱安装滑环的钢丝绳上套保护套。
锚索固定点采取打桩的方式，水上的固定点可以采用现浇桩的形式，将固定点的钢筋混凝土去除，而后埋入固定桩重新浇筑；水下的固定点可以利用水下打桩机进行钻孔，而后埋入桩体。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，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的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种适用于抽水蓄能电站开发水上光伏的系泊系统，包括网箱、滑环、水上光伏组件、水上固定锚索、水下固定锚索、下锚索固定点、上锚索固定点，其特征在于水上光伏组件由滑环与网箱连接，滑环搭载浮体随水面上下起伏而上下移动，网箱八个角由固定锚索固定在特定区域，固定锚索固定于锚索固定点，下锚索固定点在水下固定于岩壁，上锚索固定点在水上固定于岩壁。
2.如权利要求1所述的网箱式的新型水上光伏系泊系统，其特征在于滑环可以防止水上光伏组件在水面自由转动。
3.如权利要求1所述的网箱式的新型水上光伏系泊系统，其特征在于水下网箱的长度与宽度根据水上光伏组件浮体确定，并在浮体的四周应该留有网箱长与宽的10％的空间，然后利用锚索和滑环将浮体固定于网箱，水下网箱的高度根据抽蓄电站上库的水位变化范围进行确定，并在上下延长水位变化高度的15％的空间。
4.如权利要求1所述的网箱式的新型水上光伏系泊系统，其特征在于锚索的材料选用镀锌防扭转钢丝绳。
5.如权利要求1所述的网箱式的新型水上光伏系泊系统，其特征在于锚索固定点用于固定锚索，确保网箱的位置。
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