CN110979582A - 一种复合体系漂浮电站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合体系漂浮电站，包括多个柔性漂浮平台和多个刚性漂浮平台，多个刚性漂浮平台相互连接呈正交网格状分布或者呈具有一条主干和多条分布在主干两侧的间隔设置的分支的鱼骨状分布，多个柔性漂浮平台分布在刚性漂浮平台围成的网格内部或者相邻的分支之间，相邻的柔性漂浮平台之间相互连接在一起，相邻的柔性漂浮平台和刚性漂浮平台相互连接在一起。该复合体系漂浮电站能够形成超大规模的光伏漂浮系统，保证安全性的前提下能够大幅减少生产成本，具有较好的经济性和实用性。

Description

一种复合体系漂浮电站

技术领域

本发明涉及水上光伏发电设备技术领域，尤其涉及一种复合体系漂浮电站。

背景技术

随着水面光伏领域的迅猛发展，目前水面光伏的站址逐渐由水面变幅小、水底工况良好的采煤沉陷区向水面变幅较大、水底工况复杂的水库等水域发展，水库等水域较采煤沉陷区具有水流流速大、水位升降变化大、水深大等特点。若采用与采煤沉陷区类似的2.5MW左右规模的漂浮阵列排布形式，会造成漂浮阵列排布分散、锚固系统难以施工、汇线难度大、成本高等问题。因此，在保证漂浮阵列安全的情况下，采用超大规模阵列形式的漂浮式水面光伏电站是较好的解决方案。

目前通常采用单一HDPE浮体通过塑料抱耳结构连接形成超大规模阵列形式的漂浮式水面光伏电站，并在四周设置锚固系统以固定漂浮式水面光伏电站。HDPE浮体刚度不足，形成超大规模阵列形式的漂浮式水面光伏电站，其容易在阵列中部发生较大变形；单纯使用HDPE浮体形成超大规模的漂浮式水面光伏电站在阵列内部累积的荷载较大，而塑料抱耳的力学性能较差，容易在抱耳处发生破坏；如果采用力学性能较为良好的型钢类刚性平台，生产成本过高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种复合体系漂浮电站，该复合体系漂浮电站能够形成超大规模的光伏漂浮系统，保证安全性的前提下能够大幅减少生产成本，具有较好的经济性和实用性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种复合体系漂浮电站，包括多个柔性漂浮平台和多个刚性漂浮平台，多个刚性漂浮平台相互连接呈正交网格状分布或者呈具有一条主干和多条分布在主干两侧的平行间隔设置的分支的鱼骨状分布，多个柔性漂浮平台分布在刚性漂浮平台围成的网格内部或者相邻的分支之间，相邻的柔性漂浮平台之间相互连接在一起，相邻的柔性漂浮平台和刚性漂浮平台相互连接在一起。

其中，所述柔性漂浮平台包括柔性漂浮体、固定架和光伏组件，柔性漂浮体包括平行间隔设置的两个以上的主浮体和位于主浮体两端且将各主浮体连接起来的两平行的连接浮排，每个连接浮排均由一个以上的连接浮体组成，各主浮体的两端分别设置一固定架，单块光伏组件与各主浮体上的固定架分别连接，单块光伏组件由柔性漂浮体中所有的主浮体共同支承。

其中，所述主浮体和连接浮体上分别连有拉耳，拉耳的侧壁上连有向外凸出的肋条，肋条沿拉耳的侧壁水平延伸至拉耳两侧浮体上，各拉耳的肋条在浮体上延伸至相互连接在一起形成一个箍住浮体和各拉耳的闭合的外圈梁。

其中，所述固定架下部由两个支脚构成人字形的支撑架主体，支脚的底端固定连接有紧固螺栓，固定架跨设在主浮体上且支脚上的紧固螺栓穿过主浮体和连接浮体上的拉耳与紧固螺母紧固连接从而将主浮体和相邻的连接浮体连接在一起，固定架上部具有一侧带卡钩的倾斜的卡板，光伏组件的框体一侧卡设在卡钩内，框体另一侧通过可拆卸连接在卡板另一侧的压合条压卡固定。

其中，所述卡板通过两相互铰接的定位板可拆卸连接在支撑架主体顶部，支撑架主体顶部设置有外凸的水平的定位榫条，定位板设置有与定位榫条卡配的内凹的榫槽，两定位板包夹支撑架主体顶部并通过紧固件紧固连接，卡板固定连在位于上方的定位板上。

其中，多个柔性漂浮平台横向通过相邻的连接浮体之间的互连来横向扩展，多个柔性漂浮平台纵向通过主浮体和连接浮排的交错布置互连纵向扩展形成面状的光伏阵列。

其中，所述刚性漂浮平台包括刚性漂浮体和光伏组件，刚性漂浮体包括由型钢搭建而成的刚性支撑和固定连接在刚性支撑下方提供浮力的浮台，光伏组件安装在刚性支撑上。

其中，所述刚性支撑靠近连接浮体的侧边固定连接有连接件，连接件包括上下两片水平设置的包夹拉耳的连接耳板，连接耳板上对应拉耳的通孔开有形状匹配的连接口，两连接耳板包夹住拉耳且通过紧固件固定连接。

其中，所述刚性漂浮平台连接形成的网格上设置有两端连接在网格对角的刚性支撑上的斜向的拉条。

其中，所述刚性漂浮平台形成的网格中的刚性支撑大小由内部往外部依次增大。

本发明具有如下有益效果：

本发明的复合体系漂浮电站集合柔性漂浮平台和刚性漂浮平台的经济性和力学优越性，能够形成能够适应水流流速大、水位升降变化大、水深大等复杂情况的超大规模的光伏漂浮系统，保证安全性的前提下能够大幅减少生产成本，具有较好的经济性和实用性。将超大规模阵列的使用需求拆分成可满足较低使用需求的子阵列，通过组合子阵列形成超大规模阵列；使用两种漂浮平台，子阵列内部使用柔性漂浮平台，利用其质轻、加工性能优越的特点，作为承载光伏组件的主体，外围设置刚性漂浮平台，利用钢结构优越的力学性能，传递内部累积荷载，保护子阵列完整性；通过柔性漂浮平台到刚性漂浮平台到外围锚固点逐级传递荷载的传力形式，可根据荷载大小调节钢结构漂浮支架的结构形式和数量，充分利用两种漂浮平台的特性，既保证安全性，又保证经济型。

本发明的光伏单元和光伏系统的单块光伏组件通过两个以上的主浮体共同支承，各主浮体之间间隔设置使各浮体之间的距离可以根据光伏组件大小调整，由此可适应各类规格的光伏组件的安装和支承，特别是2m以上的大板光伏组件。

本发明的固定架上部和下部之间通过包夹的两块定位板以及凹凸配合的方式，可以增大受力面积以及受力点。通过加强固定架和光伏组件的受力面积和受力点来加强固定架和光伏组件之间的连接刚度，使固定架和光伏组形成刚架结构，而固定架和主浮体支架仅通过螺栓紧固，其连接刚度远低于固定架和光伏组件的连接刚度，因此当水面波动引起漂浮系统上下起伏时，主浮体和连接浮体形成的漂浮平台通过自身的变形吸收水面波动，上部的支撑架及光伏组件的波动较小。

固定架采用下部分叉可跨设在主浮体上的结构，并且通过底部的紧固螺栓直接将固定架、主浮体和连接浮体进行连接，不仅可减少构件数量，并且简化可安装程序和提高了安装效率。固定架的上部和下部可拆卸连接，上部受力较大的卡板等与下部较为稳定的支撑架主体可采用不同的材料制成，例如上部的卡板等可采用强度较高的铝合金，下部的支撑架主体等就可以采用塑料，这样可以大幅减少生产成本。另外，上部和下部之间通过包夹的两块定位板以及凹凸配合的方式，可以增大受力面积以及受力点。

附图说明

图1为本发明的实施例一的整体结构示意简图；

图2为图1中X处的放大结构示意图，中间部分省略；

图3为本发明的柔性漂浮平台的立体结构示意图；

图4为本发明的主浮体的结构示意图；

图5为本发明的连接浮体的结构示意图；

图6为图5中A处的放大结构示意图；

图7为本发明的固定架的结构示意图；

图8为本发明的支撑架的结构示意图；

图9为本发明的固定组件的结构示意图；

图10为本发明的固定架与光伏组件连接的结构示意图；

图11为本发明的固定架与主浮体和连接浮体连接的结构示意图；

图12为本发明的刚性漂浮平台的结构示意图；

图13为本发明的刚性漂浮平台与柔性漂浮平台的连接结构示意图；

图14为本发明的实施例二的整体结构示意简图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例一、

参见图1和图2，一种复合体系漂浮电站，包括多个柔性漂浮平台100和多个刚性漂浮平台200。多个刚性漂浮平台200相互连接呈正交网格状分布，多个柔性漂浮平台100分布在刚性漂浮平台200围成的网格内部，相邻的柔性漂浮平台100之间相互连接在一起，相邻的柔性漂浮平台100和刚性漂浮平台200相互连接在一起。

参见图3至图6，所述柔性漂浮平台100包括柔性漂浮体1、固定架2和光伏组件4。所述柔性漂浮体1包括平行间隔设置的两个以上的主浮体10和位于主浮体10前后两端垂直于主浮体10设置且与主浮体10连接的两个线状的连接浮排101，两个连接浮排101相互平行设置，每个连接浮排101体均由一个以上的连接浮体102组成。

所述主浮体10和连接浮体102的主体结构11均由上底面111和下底面112分别与位于上下底面之间的侧面113连接形成具有内腔的类长方体状，具体的，所述主浮体10和连接浮体102均是HDPE浮体。所述主浮体10为细长的长条状，所述连接浮体102为宽度比主浮体10稍宽的长条状。所述主浮体10的连接顶角114处一体成型连有用于主浮体10与连接浮体102之间相互连接的拉耳12，所述连接浮体102的侧面113和连接顶角114处连有拉耳12。所述拉耳12为扁平状且中部设置有贯通拉耳12上下表面的通孔120，所述通孔120的内壁上均匀设置有内凹的多个定位口1201，所述拉耳12的上下表面在通孔120的外周设置有绕通孔120均匀布置的加强筋1202。所述拉耳12的侧壁121上一体成型连有向外凸出的肋条122，所述肋条122沿拉耳12的侧壁121水平延伸至拉耳12两侧的主体结构11的侧面113上。各拉耳12的肋条122在主体结构11的侧面113延伸至相互连接在一起形成一个箍住主体结构11和各拉耳12的闭合的外圈梁13。

所述柔性漂浮体1中的所有主浮体10上通过连在各主浮体10与连接浮体102相邻的两端的固定架2共同支承一块光伏组件4。

参见图7至图11，所述固定架2包括用于与主浮体10连接的支撑架21和用于固定光伏组件4的光伏面板框体41的固定组件22，所述支撑架21和固定组件22可拆卸连接在一起。

所述支撑架21具有两个支脚211构成的人字形可跨设在主浮体10上的支撑架主体210，所述支撑架主体210的两支脚211之间优选连接有横梁2111以加强结构强度，所述支脚211的底端固定连接有紧固螺栓31，所述紧固螺栓31可直接穿过的拉耳12的通孔120与紧固螺母固定连接。所述紧固螺栓31与支脚211连接的部位设置大于拉耳12通孔的限位板311以防止固定架2下沉，所述紧固螺栓31靠近限位板311的上部设置有外凸的竖向的与定位口1201匹配的定位肋312，所述紧固螺栓31下部设置螺纹与紧固螺母螺接使支撑架21与主浮体10和连接浮体102连接在一起。

所述支撑架主体210的上部连接有一个扁平状的定位头212，所述定位头212具有一板状的连接板2121，所述连接板2121的两侧设置有多个相互间隔且水平设置的定位榫条2122，所述定位榫条2122的两端边缘与连接板2121的两端边缘齐平。所述定位头212的上部和下部开设有通孔。所述连接板2121的两端分别连有垂直于连接板2121设置的侧板2124，所述侧板2124水平向两侧的侧边延伸至连接板2121两侧的定位榫条2122外。所述侧板2124从连接板2121的顶部一直延伸至支脚211的底部。优选的，所述支撑架主体210与定位头212连接的部分为弧形状，所述连接处的侧板2124内连有竖向的脊板2125，所述脊板2125与弧形的侧板2124贴合形成两端小中间大的形状。可选的，所述支撑架21采用塑料一体成型。

所述固定组件22包括第一定位件221、第二定位件222和压合条223，所述第一定位件221的顶部具有一倾斜设置的卡板2211，所述卡板2211的一端顶面设置有卡槽2212，所述卡板2211的另一端顶面设置有向卡板2211卡槽2212侧翻折的卡钩2213。所述第一定位件221在卡板2211的下方通过多根连接条2214固定有具有开口的圆槽2215，所述圆槽2215的开口朝向卡板2211低的一端设置。所述第一定位件221在圆槽2215的下方设置有具有多个间隔设置的第一榫槽2216的第一定位板2217，所述第一定位板2217上的第一榫槽2216与定位头212上一侧的定位榫条2122一一卡配。所述第二定位件222的顶部具有一个可转动连接在第一定位件221上的圆槽2215内的水平设置的销轴2221，所述第二定位件222在所述销轴2221下方设置有具有多个间隔设置的第二榫槽2222的第二定位板2223，所述第二定位板2223上的第二榫槽2222与定位头212上另一侧的定位榫条2122一一卡配。所述第一定位件221的第一定位板2217和第二定位件222的第二定位板2223上分别设置有供紧固件穿设的通孔。采用紧固螺栓31螺母等紧固件依次穿过第一定位件221的第一定位板2217、定位头212的连接板2121和第二定位件222的第二定位板2223后将三者固定连接。

所述压合条223为Z字形，所述压合条223与卡板2211配合形成可卡合光伏面板框体41侧框的卡合部。优选的，所述压合条223压合光伏面板框体41顶部底面具有锯齿状的摩擦面2234，所述压合条223底面设置有可卡设在卡板2211卡槽2212中的卡凸2235。

所述固定组件22中的第一定位件221和第二定位件222通过圆槽2215和销轴2221转动连接在一起，所述第一定位件221和第二定位件222的榫槽与支撑架21的榫条一一卡配后，使用紧固件将第一定位件221和第二定位件222固定在支撑架21的定位头212上。将光伏面板框体41一侧侧边卡合在第一定位件221的卡板2211的卡钩2213内侧，光伏面板框体41另一侧使用压合条223固定，具体的，所述压合条223的顶部压在光伏面板框体41顶面上，侧部贴住并抵住光伏面板框体41侧边，底部的卡凸2235卡合在卡板2211的卡槽2212内，最后通过紧固件穿过底部和卡板2211，将压合条223固定在第一定位件221上。优选的，所述固定组件22由铝合金制成。

所述固定架2跨设在主浮体10的端部上，且两支脚211分别位于主浮体10的前端两侧并夹住主浮体10，底部的紧固螺栓31分别穿过主浮体10两侧的连接顶角处114的拉耳12和相邻的连接浮体102靠近主浮体10侧的拉耳12后由紧固螺母将固定架2、主浮体10和相邻的连接浮体102固定连接在一起。

各主浮体10其中一端部202的固定架2高于另一端部201的固定架2。高的一端的固定架2的两支脚211之间设置横梁2111，矮的一端的固定架因为高度较低，因此省去两支脚211之间的横梁2111。所述主浮体10高的一端的固定架2的卡钩2213设置在高的一端，所述主浮体10矮的一端的固定架2的卡钩2213设置在低的一端，以使矮的一端的压合条223能够压住光伏面板框体41低的一侧，高的一端的压合条223能够压住光伏面板框体41高的一侧，以使光伏组件4倾斜的支承。

多个柔性漂浮平台100横向通过相邻的连接浮体102之间的互连来实现横向的扩展，多个柔性漂浮平台100纵向通过主浮体10和连接浮排101的交错布置互连来实现纵向的扩展从而形成面状的光伏阵列。

可替代的，所述柔性漂浮平台也可采用现有技术中的使用单个主浮体支承单块光伏组件的结构。

参见图12至图13，所述刚性漂浮平台200包括刚性漂浮体5和光伏组件4，所述刚性漂浮体5包括由型钢搭建而成的刚性支撑51和固定连接在刚性支撑51下方提供浮力的浮台52，所述刚性支撑51为桁架结构，所述光伏组件4安装在刚性支撑51上。所述刚性漂浮平台200中的刚性支撑51的具体结构、刚性支浮台52与刚性支撑51的具体连接位置以及光伏组件4与刚性支撑51的具体安装方式均为现有技术，不再累述。

相邻两刚性漂浮体5之间通过连接装置连接形成横向和纵向上的线状光伏阵列。所述连接装置可采用公开号为CN109703713A、名称为“一种水上漂浮系统”的中国发明专利申请的说明书的第【0038】段至第【0042】和第【0047】段至【0052】段公开的连接装置。

所述刚性支撑51靠近连接浮体102的侧边焊接有连接件53，所述连接件53包括上下两片水平设置的包夹拉耳的连接耳板531，所述连接耳板531上对应拉耳12的通孔120及定位口1201开有形状匹配的连接口532，两连接耳板531包夹住拉耳12且连接口532与拉耳12上的通孔120和定位口1201对准后使用螺栓和螺母等紧固件固定连接。

优选的，所述刚性漂浮平台200连接形成的网格上设置有两端连接在网格对角的刚性支撑51上的斜向的拉条511。所述刚性漂浮平台200形成的网格中的刚性支撑51大小由内部往外部依次增大。

实施例二、

参见图14，一种复合体系漂浮电站，包括多个柔性漂浮平台100和多个刚性漂浮平台200。多个刚性漂浮平台200相互连接形成如鱼骨状的具有一条主干201和多条分布在主干201两侧的分支202的形状，所述分支202垂直或者倾斜于主干201设置且一端与主干201固定连接。多个柔性漂浮平台100分布在相邻的两分支202之间，相邻的柔性漂浮平台100之间相互连接在一起，相邻的柔性漂浮平台100和刚性漂浮平台200相互连接在一起。

本实施例中的柔性漂浮平台100和刚性漂浮平台200的结构与实施例一中的柔性漂浮平台100和刚性漂浮平台200的结构相同，不再累述。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种复合体系漂浮电站，其特征在于：包括多个柔性漂浮平台（100）和多个刚性漂浮平台（200），多个刚性漂浮平台（200）相互连接呈正交网格状分布或者呈具有一条主干（201）和多条分布在主干（201）两侧的间隔设置的分支（202）的鱼骨状分布，多个柔性漂浮平台（100）分布在刚性漂浮平台（200）围成的网格内部或者相邻的分支（202）之间，相邻的柔性漂浮平台（100）之间相互连接在一起，相邻的柔性漂浮平台（100）和刚性漂浮平台（200）相互连接在一起。

2.根据权利要求1所述的复合体系漂浮电站，其特征在于：所述柔性漂浮平台（100）包括柔性漂浮体（1）、固定架（2）和光伏组件（4），柔性漂浮体（1）包括平行间隔设置的两个以上的主浮体（10）和位于主浮体（10）两端且将各主浮体（10）连接起来的两平行的连接浮排（101），每个连接浮排（101）均由一个以上的连接浮体（102）组成，各主浮体（10）的两端分别设置一固定架（2），单块光伏组件（4）与各主浮体（10）上的固定架（2）分别连接，单块光伏组件（4）由柔性漂浮体（1）中所有的主浮体（10）共同支承。

3.根据权利要求2所述的复合体系漂浮电站，其特征在于：所述主浮体（10）和连接浮体（102）上分别连有拉耳（12），拉耳（12）的侧壁（121）上连有向外凸出的肋条（122），肋条（122）沿拉耳（12）的侧壁（121）水平延伸至拉耳（12）两侧浮体上，各拉耳（12）的肋条（122）在浮体上延伸至相互连接在一起形成一个箍住浮体和各拉耳（12）的闭合的外圈梁（13）。

4.根据权利要求2所述的复合体系漂浮电站，其特征在于：所述固定架（2）下部由两个支脚（211）构成人字形的支撑架主体（210），支脚（211）的底端固定连接有紧固螺栓（31），固定架（2）跨设在主浮体（10）上且支脚（211）上的紧固螺栓（31）穿过主浮体（10）和连接浮体（102）上的拉耳（12）与紧固螺母紧固连接从而将主浮体（10）和相邻的连接浮体（102）连接在一起，固定架（2）上部具有一侧带卡钩（2213）的倾斜的卡板（2211），光伏组件（4）的框体（41）一侧卡设在卡钩（2213）内，框体（41）另一侧通过可拆卸连接在卡板（2211）另一侧的压合条（223）压卡固定。

5.根据权利要求4所述的复合体系漂浮电站，其特征在于：所述卡板（2211）通过两相互铰接的定位板可拆卸连接在支撑架主体（210）顶部，支撑架主体（210）顶部设置有外凸的水平的定位榫条（2122），定位板设置有与定位榫条（2122）卡配的内凹的榫槽，两定位板包夹支撑架主体（210）顶部并通过紧固件紧固连接，卡板（2211）固定连在位于上方的定位板上。

6.根据权利要求2所述的复合体系漂浮电站，其特征在于：多个柔性漂浮平台（100）横向通过相邻的连接浮体（102）之间的互连来横向扩展，多个柔性漂浮平台（100）纵向通过主浮体（10）和连接浮排（101）的交错布置互连纵向扩展形成面状的光伏阵列。

7.根据权利要求3所述的复合体系漂浮电站，其特征在于：所述刚性漂浮平台（200）包括刚性漂浮体（5）和光伏组件（4），刚性漂浮体（5）包括由型钢搭建而成的刚性支撑（51）和固定连接在刚性支撑（51）下方提供浮力的浮台（52），光伏组件（4）安装在刚性支撑（51）上。

8.根据权利要求7所述的复合体系漂浮电站，其特征在于：所述刚性支撑（51）靠近连接浮体（102）的侧边固定连接有连接件（53），连接件（53）包括上下两片水平设置的包夹拉耳的连接耳板（531），连接耳板（531）上对应拉耳（12）的通孔（120）开有形状匹配的连接口（532），两连接耳板（531）包夹住拉耳（12）且通过紧固件固定连接。

9.根据权利要求7所述的复合体系漂浮电站，其特征在于：所述刚性漂浮平台（200）连接形成的网格上设置有两端连接在网格对角的刚性支撑（51）上的斜向的拉条（511）。

10.根据权利要求7所述的复合体系漂浮电站，其特征在于：所述刚性漂浮平台（200）形成的网格中的刚性支撑（51）大小由内部往外部依次增大。

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