CN113844603A - 用于干旱区漂浮式水上光伏发电及防蒸发节水的集成装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水上光伏发电和防蒸发节水的装置，特别是一种用于干旱区漂浮式水上光伏发电及防蒸发节水的集成装置，在干旱区或半干旱区平原水库、湖泊的水面上，设置着由均布的浮箱或浮筒通过连接架连接构成一个矩形浮体平台单元，在浮体平台上通过均布的光伏支架安装着均布排列的太阳能电池板，在太阳能电池板下的浮体平台单元内水面上均布设置着由防蒸发材料构成的浮球或浮板，在相邻的太阳能电池板列之间设置着人行维护通道，两个以上的浮体平台单元连成片后，用锚和绳索固定。本发明结构合理，既能获得太阳能发电，又能防蒸发节水，可以获得强大的清洁能源和十分可观的节水量，同时可抑制水体矿化度增加和缓解湖泊的萎缩。
Description
技术领域
本发明属于水上光伏发电和防蒸发节水的装置，特别是一种用于干旱区漂浮式水上光伏发电及防蒸发节水的集成装置。
背景技术
在干旱区与半干旱地区，其特点是太阳能资源丰富，水资源短缺，因此，发展水上光伏发电和防蒸发节水项目前景广阔，如新疆地区太阳能年辐射量5000-6000MJ/m2，位居全国首位，但是降水稀少，蒸发量大，多年平均降雨量不足180mm，年蒸发量高达2000-3500mm，强烈的蒸发作用加剧了该地区水资源短缺，同时许多平原水库、湖泊因水体的大量蒸发使盐分浓缩，导致水体矿化度增高，增加下游灌区土壤积盐速度和湖泊的萎缩程度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于干旱区漂浮式水上光伏发电及防蒸发节水的集成装置，其结构合理，既能获得太阳能发电，又能防蒸发节水，可以获得强大的清洁能源和十分可观的节水量，同时可抑制水体矿化度增加和缓解湖泊的萎缩。
本发明的目的是这样实现的：一种用于干旱区漂浮式水上光伏发电及防蒸发节水的集成装置, 在干旱区或半干旱区平原水库、湖泊的水面上，设置着由均布的浮箱或浮筒通过连接架连接构成一个矩形浮体平台单元，在浮体平台上通过均布的光伏支架安装着均布排列的太阳能电池板，在太阳能电池板下的浮体平台单元内水面上均布设置着由防蒸发材料构成的浮球或浮板，在相邻的太阳能电池板列之间设置着人行维护通道，两个以上的浮体平台单元连成片后，用锚和绳索固定。
本发明针对干旱与半干旱地区独特的地理位置和气候特点，一方面可利用平原水库、湖泊的水面，建立水上光伏电站，以有效利用丰富的太阳能资源，产生清洁电能，同时光伏组件受到水体的冷却作用，降低组件表面温度，提高发电量；另一方面通过防蒸发节水技术，可以减少水面的无效蒸发，以缓解干旱与半干旱地区水资源的紧缺现象。将水上光伏技术与防蒸发节水技术结合起来，通过开拓光伏发电技术的应用场地，建立集产能、节水为一体水上光伏电站，可以提高发电效益，减小水面的无效蒸发，节约水资源，降低水体矿化度，减缓灌区土壤积盐和湖泊萎缩速度，这对干旱与半干旱区节约资源、保护环境、促进经济发展都有极为重要的现实意义和深远的历史意义。
本发明集成水上光伏发电及防蒸发节水技术于一体；漂浮式装置的浮箱或浮筒采用聚烯烃材料，矩形封闭浮体平台内的防蒸发材料采用聚烯烃硬壳空心浮球、聚氯乙烯、聚苯乙烯实心浮球或聚乙烯树脂、聚苯乙烯泡沫浮板；在浮箱、浮筒和防蒸发材料中加入适量的抗老化剂；把浮箱、浮筒的颜色调成浅灰色。
在水上漂浮式光伏电站各封闭浮体平台单元内铺设防蒸发材料，以达到水上光伏发电、防蒸发节水、抑制水体矿化度增加和缓解湖泊萎缩的多重效果；漂浮式装置的浮箱或浮筒采用聚烯烃材料制成，空心不透水，浮箱的边长或浮筒的直径为400~600mm，防蒸发材料采用聚烯烃硬壳空心浮球、聚氯乙烯、聚苯乙烯实心浮球或聚乙烯树脂、聚苯乙烯泡沫浮板，浮球的直径为20~200mm，浮板的厚度为20~100mm，选取这些材料和尺寸是为了获得合适的密度和足够的强度，使其能够漂浮于水面，并且还能抵抗外力（如风浪力等）的破坏；在浮箱、浮筒、浮球和浮板材料中加入适量的抗老化剂，其中紫外线吸收剂为：碳黑；光稳定剂为：丁二酸42羟基22,2,6,62四甲基212哌啶乙基酯；抗氧剂为:有机亚磷酸酯。以提高浮箱、浮筒、浮球和浮板的抗紫外线能力，其耐久性不低于25年（其中聚苯乙烯实心浮球和浮板不低于15年）；材料及助剂成分均符合涉水塑料制品卫生标准；浮箱、浮筒的颜色调成浅灰色，已减少其在夏季强烈阳光下的吸热能力，引起浮箱、浮筒周边水体蒸发损失的增加。
本发明的特点：
1）由浮箱或浮筒连接构成一个矩形封闭浮体平台单元，在浮体平台上架设光伏支架及光伏板，在封闭的浮体平台内铺设防蒸发材料，数个装置连接成片后锚固于水底或岸边；
2）漂浮式装置的浮箱或浮筒采用聚烯烃为材料，防蒸发材料采用聚烯烃硬壳空心浮球、聚氯乙烯、聚苯乙烯实心浮球或聚乙烯树脂、聚苯乙烯泡沫浮板，以获得合适的密度和足够的强度，使其能够漂浮于水面，并且还能抵抗外力（如风浪力等）的破坏；
3）浮体平台的浮力需能够满足承受光伏组件及配件的自重荷载、冰雪荷载、风荷载、水流荷载和运维检修荷载的要求，电站施工和运行期间应避免人员及机械的撞击，保证建设期和运行期的安全稳定要求；
4）在浮箱、浮筒和防蒸发材料中加入适量的抗老化剂，以提高浮箱、浮筒的抗紫外线能力，增强其耐久性；
5）把浮箱、浮筒的颜色调成浅灰色，已减少浮箱、浮筒在夏季强烈阳光下的吸热能力，引起浮箱、浮筒周边水体蒸发损失的增加。
浮体是用50厘米宽的浮箱或浮筒条带围成矩形，中间的水面布设防蒸发浮球或浮板（比浮箱或浮筒便宜得多）；浮体固定在水深大于3米的水面（水深小于3米一般打桩基），通过绳索连接在水底的混凝土块上，或连接在岸边的地锚上，使其不易漂移或转向。
技术效果：能同时获得发电、节水、抑制水体矿化度增加和缓解湖泊萎缩的多重效果；防蒸发材料的水面覆盖和光伏板的部分阳光遮挡，可进一步提高防蒸发节水效率；矩形浮体平台和光伏板又可阻挡或减小风浪力对内部水面防蒸发材料的破坏。整个装置具有良好的抗风浪、抗撞击、抗冻融、抗渗、抗紫外线和抗水侵蚀性能，其造价低廉，实用性极强，彰显技术进步。
本发明是既能获得太阳能发电，又能防蒸发节水的装置，其结构形式简单，只要将数个装置（单元体）连接成片，就可获得强大的清洁能源和十分可观的节水量，同时可抑制水体矿化度增加和缓解湖泊的萎缩，具有重要的推广价值。
本发明结构合理，既能获得太阳能发电，又能防蒸发节水，实现了获得强大的清洁能源和十分可观的节水量，同时可抑制水体矿化度增加和缓解湖泊的萎缩。
附图说明
下面将结合附图对本发明做进一步的描述，图1为本发明的立体结构示意图，图2为图1的去掉太阳能电池板的俯视结构示意图。
具体实施方式
一种用于干旱区漂浮式水上光伏发电及防蒸发节水的集成装置，如图1、图2所示，在干旱区或半干旱区平原水库、湖泊的水面上，设置着由均布的浮箱或浮筒1通过连接架2连接构成一个矩形浮体平台单元，在浮体平台上通过均布的光伏支架3安装着均布排列的太阳能电池板4，在太阳能电池板4下的浮体平台单元内水面上均布设置着由防蒸发材料构成的浮球5或浮板，在相邻的太阳能电池板列之间设置着人行维护通道6，两个以上的浮体平台单元连成片后，用锚和绳索固定。使其不易漂移或转向。浮箱或浮筒1由聚烯烃材料构成空心不透水的封闭体，浮箱的边长或浮筒1的直径为400-600mm。浮球5为由聚烯烃材料构成的硬壳空心浮球或由聚氯乙烯或聚苯乙烯构成的实心浮球，浮球5的直径为20-200mm。浮板由聚乙烯树脂或聚苯乙烯泡沫材料构成，浮板的厚度为20-100mm。在构成浮箱或浮筒1或浮球5或浮板的材料中加入抗老化剂，抗老化剂的加入量占防蒸发材料重量的2.5%-3.7%，抗老化剂由紫外线吸收剂、光稳定剂和抗氧剂组成，其中紫外线吸收剂为炭黑，碳黑的加入量为防蒸发材料重量的2%-3%，光稳定剂为丁二酸（42羟基22,2,6,62四甲基212哌啶乙基）酯，丁二酸酯的加入量为防蒸发材料重量的0.4%-0.5%，抗氧剂为有机亚磷酸酯，有机亚磷酸酯的加入量为防蒸发材料重量的0.1%-0.2%。浮箱或浮筒1的颜色调成灰色。浮箱、浮筒1、浮球5和浮板的质量均符合涉水塑料制品卫生标准。
Claims (7)
1.一种用于干旱区漂浮式水上光伏发电及防蒸发节水的集成装置，其特征是：在干旱区或半干旱区平原水库、湖泊的水面上，设置着由均布的浮箱或浮筒(1)通过连接架(2)连接构成一个矩形浮体平台单元，在浮体平台上通过均布的光伏支架(3)安装着均布排列的太阳能电池板(4)，在太阳能电池板(4)下的浮体平台单元内水面上均布设置着由防蒸发材料构成的浮球(5)或浮板，在相邻的太阳能电池板列之间设置着人行维护通道(6)，两个以上的浮体平台单元连成片后，用锚和绳索固定。
2.根据权利要求1所述的用于干旱区漂浮式水上光伏发电及防蒸发节水的集成装置，其特征是：浮箱或浮筒(1)由聚烯烃材料构成空心不透水的封闭体，浮箱的边长或浮筒(1)的直径为400-600mm。
3.根据权利要求1所述的用于干旱区漂浮式水上光伏发电及防蒸发节水的集成装置，其特征是：浮球(5)为由聚烯烃材料构成的硬壳空心浮球或由聚氯乙烯或聚苯乙烯构成的实心浮球，浮球(5)的直径为20-200mm。
4.根据权利要求1所述的用于干旱区漂浮式水上光伏发电及防蒸发节水的集成装置，其特征是：浮板由聚乙烯树脂或聚苯乙烯泡沫材料构成，浮板的厚度为20-100mm。
5.根据权利要求1所述的用于干旱区漂浮式水上光伏发电及防蒸发节水的集成装置，其特征是：在构成浮箱或浮筒(1)或浮球(5)或浮板的材料中加入抗老化剂，抗老化剂的加入量占防蒸发材料重量的2.5%-3.7%，抗老化剂由紫外线吸收剂、光稳定剂和抗氧剂组成，其中紫外线吸收剂为炭黑，碳黑的加入量为防蒸发材料重量的2%-3%，光稳定剂为丁二酸(42羟基22,2,6,62四甲基212哌啶乙基)酯，丁二酸酯的加入量为防蒸发材料重量的0.4%-0.5%，抗氧剂为有机亚磷酸酯，有机亚磷酸酯的加入量为防蒸发材料重量的0.1%-0.2%。
6.根据权利要求1所述的用于干旱区漂浮式水上光伏发电及防蒸发节水的集成装置，其特征是：浮箱或浮筒(1)的颜色调成灰色。
7.根据权利要求1所述的用于干旱区漂浮式水上光伏发电及防蒸发节水的集成装置，其特征是：浮箱、浮筒(1)、浮球(5)和浮板的质量均符合涉水塑料制品卫生标准。
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