CN114987710A - 一种装配式海上光伏漂浮平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配式海上光伏漂浮平台，包括若干模块式光伏平台单元、中心平台、光伏组件和系泊锚固装置；所述模块式光伏平台单元几何形状呈扇形，环向相连装配成为海上光伏漂浮平台；所述模块式光伏平台单元包括桁架平台、平台连接器和浮筒；所述平台连接器，设置在所述桁架平台的连接侧，用于相邻模块单元之间的连接；所述浮筒，位于所述桁架平台下端为所述模块式光伏平台单元提供浮力。本发明具有耐波性好，结构稳定性强，施工简便的特点，降低了海上光伏平台安装的风险系数，为海上光伏大规模开发提供了可能。

Description

一种装配式海上光伏漂浮平台

技术领域

本发明属于海上光伏发电技术领域，具体是一种装配式海上光伏漂浮平台。

背景技术

随着全球能源结构去碳化转型，光伏发电作为一种绿色清洁可再生能源，近年来发展势头强劲。陆上光伏由于土地资源的限制，发展遇到瓶颈，传统水上光伏由于国家生态红线、河湖水域保护等制约难以大规模开发。海上光伏充分利用了海洋空间，铺设水域辽阔不受限制，无环境遮挡光照辐射条件好，且建设地靠近东部负荷中心，减少了输送电损耗。在我国“双碳”目标背景下，海上光伏产业将迎来全面发展。

现有的海上漂浮式光伏平台方案或为基于石油行业传统平台的大型刚性浮体结构，或为由不透水材料制成的柔性气垫浮体。先在岸边将光伏组件安装于结构表面，再整体拖航至工程地点，或者将平台安装完成后再进行光伏组件的铺设。现有的方案存在以下缺陷：1.先岸边预制再拖航，考虑到拖航能力和稳定性，海上光伏平台的尺寸不能太大，不利于海上光伏的大规模开发；2.先安装平台再铺设光伏板，海上作业操作难度大、安全性差，且光伏板铺设时桁架将会承受巨大弯矩，不利于结构稳定。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，本发明提供了一种装配式海上光伏漂浮平台，具有避免了大规模海上作业，降低了安装难度的优点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种装配式海上光伏漂浮平台，包括：若干模块式光伏平台单元、中心平台、光伏组件和系泊锚固装置；

模块式光伏平台单元，包括：

用于对光伏组件支撑的桁架平台；

防护栏双层结构，位于模块式光伏平台单元最外侧且形状呈圆弧形，上下层中间设置有用于减轻波浪冲击的防浪网；

连接杆，用于连接防护栏和桁架平台；

多组平台连接器，设置在桁架平台的连接侧，用于相邻模块单元之间的连接，平台连接器为铰链，相邻模块单元之间通过螺栓连接，使得整体海上光伏漂浮平台为柔性结构；

浮筒，位于桁架平台下端，为模块式光伏平台单元提供浮力；

支撑腿，一端固定于桁架平台底端，另一端固定于浮筒外壁，连接桁架平台和浮筒，将桁架平台受力分散传递给浮筒，避免应力集中；

光伏组件铺设在桁架平台上，若干桁架平台通过平台连接器完成相互之间的连接形成完整的海上漂浮光伏的作业平台，浮筒为平台提供浮力，同时通过防护栏和支撑腿对海上光伏漂浮平台进行保护。

进一步的，中心平台位于海上光伏漂浮平台的几何中心，模块式光伏平台单元以中心平台为基准环向相连装配成为海上光伏漂浮平台，中心平台上放置汇流箱、箱变和其他光伏电场所需电气设备。

进一步的，系泊锚固装置包括系泊系统和锚固基础，锚固基础固定于海底，为海上光伏漂浮平台整体提供锚固点；系泊系统一端连接在桁架平台上，另一端连接在锚固基础上。

进一步的，桁架平台为由防腐钢管制成的钢桁架结构。

进一步的，桁架平台的几何形状为等腰梯形，上底宽度与中心平台宽度相等，两腰交点与防护栏弧形圆心重合。

进一步的，浮筒为由防腐钢管制成的空心筒型结构，浮筒的上顶面焊接于桁架平台下侧。

进一步的，连接杆为经防腐处理的钢管，一端焊接于防护栏，另一端焊接于桁架平台。

进一步的，模块式光伏平台单元几何形状呈扇形，环向相连装配成为海上光伏漂浮平台。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、采用模块化设计，使海上光伏漂浮平台可拆分为若干可在岸上单独预制的模块式光伏平台单元，避免了大规模海上作业，降低了安装难度，解决了海上施工难度大、安全性低的问题。同时，模块式光伏平台单元可独自运输，解决了由于拖航能力、结构稳定等因素制约的海上光伏平台尺寸问题，提升了海上光伏大规模开发潜力。

2、模块式光伏平台单元通过铰接装配成海上光伏漂浮平台，具有较好整体性的同时也增加了结构柔性和自由度，提高了平台抵御海洋环境荷载的能力。此外，模块式光伏平台单元采用浮筒作为浮力支撑，水线面小，具有风浪作用下摇晃幅度小耐波性好的特点。

附图说明

图1为本发明中海上光伏漂浮平台整体结构图；

图2为本发明中模块式光伏平台单元结构示意图；

图3为本发明中模块式光伏平台单元下部结构示意图；

图4为本发明中海上光伏漂浮平台俯视图；

图5为本发明平台连接器结构示意图。

附图标记，1、模块式光伏平台单元；11、防护栏；12、防浪网；13、连接杆；14、桁架平台；15、平台连接器；1501、延伸杆；1502、U型环；1503、连接部；1504、连接环；1505、连接杆；16、浮筒；17、支撑腿；2、中心平台；3、光伏组件；4、系泊锚固装置；41、系泊系统；42、锚固基础。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

由图1-图5所示，提出了一种装配式海上光伏漂浮平台，包括若干模块式光伏平台单元1、用于搭载仪器同时方便模块式光伏平台单元1组装对接的中心平台2、光伏组件3和用于为海上漂浮平台的位置进行约束的系泊锚固装置4，在此实施例中，若干模块式光伏平台单元1的数量优选为6个，即每个模块式光伏平台单元1的角度为60°,从而当六个模块式光伏平台单元1在相互拼装时，能够在抵接处形成一个完整的360°的圆形。

模块式光伏平台单元1，包括用于对光伏组件3支撑的桁架平台14，通过设置的桁架平台14能够将材料的作用最大化，同时节约材料，减轻结构的重量，在此实施例中，桁架平台14为由防腐钢管制成的钢桁架结构，从而确保在海水腐蚀的环境下，能够保证桁架平台14较长时间的使用寿命，且光伏组件3固定连接桁架平台14远离海面的一端上。

为了减少海水直接对光伏组件3的冲击力，避免海水直接对光伏组件3造成损坏，进而将防护栏11设置成双层结构，且防护栏11位于模块式光伏平台单元1最外侧且形状呈圆弧形，即防护栏11在模块式光伏平台单元1上位于远离中心平台2的一侧，其中防护栏11上下层中间设置有用于减轻波浪冲击的防浪网12，同时通过设置的防浪网12能够有效的避免海水中的鱼跳至桁架平台14上对光伏组件3进行损坏。

为了确保在海浪的持续冲击下，确保防护栏11能够使用维持防浪的作用，进而设置的连接杆13，连接杆13的两端分别固定连接在防护栏11和桁架平台14上。

为了使桁架平台14相互之间进行连接时的连接稳定，且能够对海浪所带来的波动进行抵御和消除，从而将平台连接器15设置在桁架平台14的连接侧，用于相邻模块单元之间的连接，平台连接器15为铰链，相邻模块单元之间通过螺栓连接，使得整体海上光伏漂浮平台为柔性结构，进而在海浪的波动下，带动海上光伏漂浮平台随着海浪进行波动，减少海浪对漂浮平台施加的应力，提高海上光伏漂浮平台的安全性。

为了使得模块式光伏平台单元1始终漂浮在海面上，设置用于漂浮的浮筒16，且浮筒16位于桁架平台14与海水接触的一端上，为模块式光伏平台单元1提供浮力。

通过设置的支撑腿17一端固定于桁架平台14底端，另一端固定于浮筒16外壁，连接桁架平台14和浮筒16，将桁架平台14受力分散传递给浮筒16，避免应力集中。

通过将光伏组件3连接在桁架平台14远离海面的一端上，同时若干桁架平台14通过平台连接器15完成相互之间的连接形成完整的海上漂浮平台，并且通过平台连接器15对桁架平台14之间进行相互连接，在维持平台稳定的同时，也能够通过相互之间柔性连接抵御海浪的高度带来的应力影响，进而通过浮筒16与桁架平台14的连接使得模块式光伏平台单元1能够始终漂浮在水面上和支撑腿17的连接使桁架平台14上的受力分散传递给浮筒16，同时通过防护栏11对海浪的冲击力进行抵消，从而实现对海上光伏漂浮平台的保护。

优选的，平台连接器15包括U型环1502，U型环1502的U型底部固定设有延伸杆1501，其中延伸杆1501远离U型环1502的一端活动连接在桁架平台14上，U型环1502远离延伸杆1501的一端滑动设有连接部1503，其中连接部1503在U型环1502上的移动通过气压伸缩杆控制缩短或伸长，平台连接器15还包括连接环1504，其中连接环1504位于桁架平台14的另一侧上，且连接环1504与U型环1502在桁架平台14上处于同一水平上，其中连接环1504靠近桁架平台14的一端固定设有连接杆1505，连接杆1505远离连接环1504的一端活动连接在桁架平台4上，需要说明的是，为了确保平台连接器15在受到海浪冲击时能够对海浪的势能进行抵消或缓解，使得延伸杆1501和连接杆1505与桁架平台14连接的部分通过若干弹簧进行连接，且相邻的U型环1502和连接环1504之间能够进行相互连接，即当连接环1504移动至U型环1502内后，在气压伸缩杆的作用下带动连接部1503进行移动，使连接部1503穿过连接环1504的中心槽，同时U型环1502和连接部1503形成一个完整的环形，实现相邻的两个桁架平台14之间的连接。

当海浪通过防护栏11后，在通过桁架平台14时，首先通过弹簧的作用减小相互之间桁架平台14之间的应力，并且通过U型环1502和连接环1504之间的活动连接，从而当多个桁架平台14在随海浪进行无规则移动时，相互之间的平台连接器15不会发生断开以及对桁架平台14造成损坏的情况发生，同时通过弹簧在变形后的弹力，对桁架平台14受到的海浪进行进一步的缓解。

优选的，中心平台2位于海上光伏漂浮平台的几何中心，模块式光伏平台单元1以中心平台2为基准环向相连装配成为海上光伏漂浮平台，中心平台2上用于放置汇流箱、箱变和其他光伏电场所需电气设备。

优选的，系泊锚固装置4包括系泊系统41和锚固基础42，锚固基础42固定于海底，为海上光伏漂浮平台整体提供锚固点；系泊系统41一端连接在桁架平台14上，另一端连接在锚固基础42上，从而实现对海上光伏漂浮平台的位置约束，确保在海风以及海浪的作用下，平台的位置不会发生较大变化。

优选的，锚固基础42可以是采用固定式基础的海上风机基础或固定式的海上钻井平台基础等结构，在保证自身结构稳定性和安全性的基础上为海上光伏漂浮平台提供锚固点。

优选的，桁架平台14的几何形状为等腰梯形，从而方便在桁架平台14上连接光伏组件3，同时通过桁架平台14的形状，避免桁架平台14的外端部分与防护栏11紧密贴合，从而在海浪撞击在防护栏11上后，残余的冲击力不会直接作用下光伏组件3上，增加防护栏11的防撞击能力，上底宽度与中心平台2宽度相等，两腰交点与防护栏11弧形圆心重合。

优选的，浮筒16为由防腐钢管制成的空心筒型结构，浮筒16的上顶面焊接于桁架平台14下侧，通过设置的钢管浮筒安装简单，且韧性好，环境应力开裂性强，提高浮筒16的使用寿命。

优选的，连接杆13为经防腐处理的钢管，一端焊接于防护栏11，另一端焊接于桁架平台14，在防护栏11应对海浪冲击时，通过设置的连接杆13的支撑对防护栏11和桁架平台14之间的间距进行固定，确保光伏组件3不会因防护栏11与桁架平台14之间的间距改变而受到海浪冲击。

优选的，模块式光伏平台单元1几何形状呈扇形，环向相连装配成为海上光伏漂浮平台，维持美观的同时，模块式光伏平台单元1上呈现环形，从而在面对海浪冲击时，能够有效的减小海浪的冲击面，减少海浪对防护栏11的冲击力。

优选地，浮筒16大小可根据平台重量调整，部分光伏平台单元1底部可以不安装浮筒，不安装浮筒的光伏平台单元与安装浮筒的光伏平台单元间隔安装组成海上光伏漂浮平台，节省浮筒数量，降低成本。

首先将系泊系统41一端与锚固基础42连接，一端系上浮于漂于水面；再将中心平台2拖航至指定地点，取下系泊系统41中心缆绳浮球，将一端系于中心平台2；随后将制作好的模块式光伏平台单元1依次拖航至工程点，先与中心平台2连接再与相邻单元连接；当海上光伏漂浮平台装配完成后，取下系泊系统41其余缆绳水面浮球，系于桁架平台14。

本发明中，防护栏11采用圆弧形，装配完成后海上光伏漂浮平台外圈为圆环形状，线条流畅，可避免因体型差异导致的受力集中现象。圆环形仅为一种实施方式，不能理解为对海上光伏漂浮平台几何形状的限制，海上光伏漂浮平台几何形状还可以为正六边形、正八边形等中心对称形式。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种装配式海上光伏漂浮平台，其特征在于，包括：若干模块式光伏平台单元、中心平台、光伏组件和系泊锚固装置；

所述模块式光伏平台单元，包括：

用于对所述光伏组件支撑的桁架平台；

防护栏双层结构，位于所述模块式光伏平台单元最外侧且形状呈圆弧形，上下层中间设置有用于减轻波浪冲击的防浪网；

连接杆，用于连接所述防护栏和所述桁架平台；

多组平台连接器，设置在所述桁架平台的连接侧，用于相邻模块单元之间的连接，所述平台连接器为铰链，使得整体海上光伏漂浮平台为柔性结构；

浮筒，位于所述桁架平台下端，为所述模块式光伏平台单元提供浮力；

支撑腿，一端固定于所述桁架平台底端，另一端固定于所述浮筒外壁，连接所述桁架平台和所述浮筒，将所述桁架平台受力分散传递给所述浮筒，避免应力集中；

所述光伏组件铺设在所述桁架平台上，若干所述桁架平台通过所述平台连接器完成相互之间的连接形成完整的海上漂浮光伏的作业平台，所述浮筒为平台提供浮力，同时通过所述防护栏和所述支撑腿对海上光伏漂浮平台进行保护。

2.根据权利要求1所述的一种装配式海上光伏漂浮平台，其特征在于，所述中心平台位于海上光伏漂浮平台的几何中心，所述模块式光伏平台单元以所述中心平台为基准环向相连装配成为海上光伏漂浮平台，所述中心平台上放置汇流箱、箱变和其他光伏电场所需电气设备。

3.根据权利要求1所述的一种装配式海上光伏漂浮平台，其特征在于，所述系泊锚固装置包括系泊系统和锚固基础，所述锚固基础固定于海底，为海上光伏漂浮平台整体提供锚固点；所述系泊系统一端连接在所述桁架平台上，另一端连接在所述锚固基础上。

4.根据权利要求1所述的一种装配式海上光伏漂浮平台，其特征在于，所述桁架平台为由防腐钢管制成的钢桁架结构。

5.根据权利要求4所述的一种装配式海上光伏漂浮平台，其特征在于，所述桁架平台的几何形状为等腰梯形，上底宽度与所述中心平台宽度相等，两腰交点与所述防护栏弧形圆心重合。

6.根据权利要求1所述的一种装配式海上光伏漂浮平台，其特征在于，所述浮筒为由防腐钢管制成的空心筒型结构，所述浮筒的上顶面焊接于所述桁架平台下侧。

7.根据权利要求1所述的一种装配式海上光伏漂浮平台，其特征在于，所述连接杆为经防腐处理的钢管，一端焊接于所述防护栏，另一端焊接于所述桁架平台。

8.根据权利要求1所述的一种装配式海上光伏漂浮平台，其特征在于，所述模块式光伏平台单元几何形状呈扇形，环向相连装配成为海上光伏漂浮平台。

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