CN113890461A - 用于干旱区桩基式水上光伏发电及蒸发节水的集成装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于干旱区桩基式水上光伏发电及蒸发节水的集成装置，在干旱区、半干旱区平原水库或湖泊其水深小于3米的水面底部均布设置着桩基，在露出水面的桩基上分别固接着光伏支架，在光伏支架上安装着均布排列的太阳能电池板，在至少3排太阳能电池板组四周的外围桩基，其从水底部至露出水面的桩基部位上均布设置着网围，构成光伏发电封闭单元，在网围内的水面上设置着由防蒸发材料构成的浮球，网围和浮球的颜色为浅灰色。本发明在平原水库或湖泊其水深小于3米的水面设置集光伏发电、节水为一体的集成装置，结构合理，能获得太阳能发电，能防蒸发节水，获得强大的清洁能源和十分可观的节水量，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桩基式水上光伏发电及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。
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。
就水上光伏发电布局而言，通常，在靠近平原水库、湖泊岸边或其他水深小于3m的水面，宜选择桩基式电站；在水深大于3m的水面，尤其是水位下降过程中始终不见水库（湖泊）底部裸露的水面，宜选择漂浮式电站。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于干旱区桩基式水上光伏发电及蒸发节水的集成装置，在平原水库或湖泊其水深小于3米的水面设置集光伏发电、节水为一体的集成装置，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：一种用于干旱区桩基式水上光伏发电及蒸发节水的集成装置, 在干旱区、半干旱区平原水库或湖泊其水深小于3米的水面底部均布设置着桩基，在露出水面的桩基上分别固接着光伏支架，在光伏支架上安装着均布排列的太阳能电池板，在至少3排太阳能电池板组四周的外围桩基，其从水底部至露出水面的桩基部位上均布设置着网围，构成光伏发电封闭单元，在网围内的水面上均匀设置着由防蒸发材料构成的浮球，网围和浮球的颜色为浅灰色。
本发明在靠近平原水库、湖泊岸边或其他水深小于3m的水面打入桩基，桩基顶部架设光伏发电系统，再将数个桩的四周用网围成巨大网箱（封闭单元体），其内部水面铺设漂浮式防蒸发材料，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。
本发明将集成水上光伏发电及防蒸发节水技术于一体；网围采用聚烯烃材料，网围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；在网围和防蒸发材料材料中加入适量的抗老化剂；把网围和浮球的颜色调成浅灰色。
1. 本发明所利用水面的水深小于3米，采用桩基式装置，即光伏组件安装在支架上，支架固定于桩上，桩基采用预制钢筋混凝土，其布置形式与传统地面光伏电站相同，选择适当的打桩区域用网从底部到水面以上围起四周形成单元，在水上桩基式光伏电站各封闭网围内铺设防蒸发材料，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；
2.网围采用聚烯烃材料制成，网围孔眼的尺寸选取以防蒸发浮球不钻出为原则，网眼的边长或直径可在10~150mm范围选择，防蒸发材料采用聚烯烃硬壳空心浮球（或加配重）、聚氯乙烯、聚苯乙烯实心浮球，浮球的直径为20~200mm，选取这些材料和尺寸是为了获得合适的密度、柔韧性和足够的强度，使其能够在水位、温度和干湿变化的条件下具有良好的耐久性，并且还能抵抗外力（如风浪、防蒸发材料碰撞、冻融循环等）的破坏，以保证运行期安全稳定，经济性好，节水效率高；
3.在网围和浮球材料中加入适量的抗老化剂，以提高网围和浮球的抗紫外线能力，其耐久性不低于25年（其中聚苯乙烯实心浮球不低于15年）。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%；
4.材料及助剂成分均符合涉水塑料制品卫生标准；
5.网围和浮球的颜色调成浅灰色，已减少其在夏季强烈阳光下的吸热能力，引起网围和浮球周边水体蒸发损失的增加。
技术效果：本发明能同时获得发电、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；太阳能板、桩基和网围又可减小风力、波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。
本发明在平原水库或湖泊其水深小于3米的水面设置集光伏发电、节水为一体的集成装置，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去掉光伏支架及太阳能电池板的俯视结构示意图。
具体实施方式
一种用于干旱区桩基式水上光伏发电及蒸发节水的集成装置，如图1、图2所示，在干旱区、半干旱区平原水库或湖泊其水深小于3米的水面底部均布设置着桩基1，在露出水面的桩基1上分别固接着光伏支架2，在光伏支架2上安装着均布排列的太阳能电池板3，在至少3排太阳能电池板3组四周的外围桩基1，其从水底部至露出水面的桩基部位上均布设置着网围4，构成光伏发电封闭单元，在网围4内的水面上均匀设置着由防蒸发材料构成的浮球5，网围4和浮球5的颜色为浅灰色。桩基1由预制钢筋混凝土柱构成。浮球5由聚烯烃材料构成硬壳空心浮球或空心浮球加配重或由聚氯乙烯或聚苯乙烯构成的实心球。网围4由聚烯烃材料构成。浮球5的直径为20-200mm，网围4孔眼的尺寸以浮球5不能钻出为宜。在构成网围4或浮球5的防蒸发材料中加入适量的抗老化剂，抗老化剂由紫外线吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂组成，其中紫外线吸收剂为炭黑，炭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%，抗氧化剂为有机亚磷酸酯，有机亚磷酸酯的加入量为防蒸发材料重量的0.1%-0.2%。网围4和浮球5的产品质量均符合涉水塑料制品卫生标准。在相邻的太阳能电池板3排之间设置着人行维护通道。
Claims (8)
1.一种用于干旱区桩基式水上光伏发电及蒸发节水的集成装置,其特征是：在干旱区、半干旱区平原水库或湖泊其水深小于3米的水面底部均布设置着桩基(1)，在露出水面的桩基(1)上分别固接着光伏支架(2)，在光伏支架(2)上安装着均布排列的太阳能电池板(3)，在至少3排太阳能电池板(3)组四周的外围桩基(1)，其从水底部至露出水面的桩基部位上均布设置着网围(4)，构成光伏发电封闭单元，在网围(4)内的水面上均匀设置着由防蒸发材料构成的浮球(5)，网围(4)和浮球(5)的颜色为浅灰色。
2.根据权利要求1所述的用于干旱区桩基式水上光伏发电及蒸发节水的集成装置,其特征是：桩基(1)由预制钢筋混凝土柱构成。
3.根据权利要求1所述的用于干旱区桩基式水上光伏发电及蒸发节水的集成装置,其特征是：浮球(5)由聚烯烃材料构成硬壳空心浮球或空心浮球加配重或由聚氯乙烯或聚苯乙烯构成的实心球。
4.根据权利要求1所述的用于干旱区桩基式水上光伏发电及蒸发节水的集成装置,其特征是：网围(4)由聚烯烃材料构成。
5.根据权利要求1所述的用于干旱区桩基式水上光伏发电及蒸发节水的集成装置,其特征是：浮球(5)的直径为20-200mm，网围(4)孔眼的尺寸以浮球(5)不能钻出为宜。
6.根据权利要求1所述的用于干旱区桩基式水上光伏发电及蒸发节水的集成装置,其特征是：在构成网围(4)或浮球(5)的防蒸发材料中加入适量的抗老化剂，抗老化剂由紫外线吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂组成，其中紫外线吸收剂为炭黑，炭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%，抗氧化剂为有机亚磷酸酯，有机亚磷酸酯的加入量为防蒸发材料重量的0.1%-0.2%。
7.根据权利要求1所述的用于干旱区桩基式水上光伏发电及蒸发节水的集成装置,其特征是：网围(4)和浮球(5)的产品质量均符合涉水塑料制品卫生标准。
8.根据权利要求1所述的用于干旱区桩基式水上光伏发电及蒸发节水的集成装置,其特征是：在相邻的太阳能电池板(3)排之间设置着人行维护通道。
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