CN115123471A - 海上光伏组件与浮体一体化装置及施工方法 - Google Patents

海上光伏组件与浮体一体化装置及施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种海上光伏组件与浮体一体化装置及施工方法，涉及光伏发电技术领域，海上光伏组件与浮体一体化装置包括：浮体和光伏组件；浮体用于漂浮在水面，浮体设置有至少一个安装平面；光伏组件的背光面与安装平面贴合安装。通过将光伏组件的背光面整体贴实在浮体的安装平面上，光伏组件不存在悬空支撑情况，当出现海浪冲击时，冲击力作用在光伏组件表面，随后整体传递到浮体表面。光伏组件整体均匀承受和传递冲击力，不会出现局部受力过大的情况，从而避免了光伏组件出现隐裂的问题，进而提升了装置使用的耐久性。

Description

海上光伏组件与浮体一体化装置及施工方法
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种海上光伏组件与浮体一体化装置及施工方法。
背景技术
太阳能作为一种清洁、无污染、可再生能源，越来越受到人们的青睐。水上光伏电站是利用水上基台将光伏组件串联漂浮在水面进行发电。由于水上光伏电站无需占用土地资源，成为光伏发电领域一种新的发展方向。
现有技术中，在水面安装光伏组件时，通常采用光伏支架对光伏组件进行固定，光伏支架与光伏组件之间悬空支撑。
采用现有技术中的光伏组件安装方式，光伏支架仅对光伏组件的局部起到支撑作用。尤其是处于海上环境时，光伏组件在海浪的冲击下，由于受力不均匀极易出现隐裂的问题。
发明内容
本发明提供一种海上光伏组件与浮体一体化装置及施工方法，以解决现有技术中，光伏支架仅对光伏组件的局部起到支撑作用。尤其是处于海上环境时，光伏组件在海浪的冲击下，由于受力不均匀极易出现隐裂的问题。
为了解决上述问题，本发明是这样实现的：
本发明实施例提供了一种海上光伏组件与浮体一体化装置，包括：浮体和光伏组件；
所述浮体用于漂浮在水面，所述浮体设置有至少一个安装平面；
所述光伏组件的背光面与所述安装平面贴合安装。
可选地，所述海上光伏组件与浮体一体化装置包括多个所述浮体，相邻的所述浮体互相连接；
多个所述浮体呈阵列排布形成浮体阵列，且相邻的所述浮体间隔设置；
所述光伏组件的数量与所述安装平面的数量相同。
可选地，所述海上光伏组件与浮体一体化装置还包括缆绳；
所述浮体的侧面设置有至少一个第一通孔和至少一个第二通孔；
所述第一通孔沿第一方向延伸；
所述第二通孔沿第二方向延伸；
其中，所述第一方向和所述第二方向为同一平面互相垂直的两个方向；
所述缆绳沿所述第一方向依次穿过多个所述浮体的所述第一通孔，所述缆绳沿所述第二方向依次穿过多个所述浮体的所述第二通孔，以形成所述浮体阵列。
可选地，所述第一通孔和所述第二通孔的孔口均设置有缓冲垫。
可选地，所述浮体设置有第一安装平面和第二安装平面，所述第一安装平面和所述第二安装平面相邻设置。
本发明实施例还提供了一种施工方法，包括：
制作浮体和光伏组件的一体化单元；
将多个所述一体化单元运输至预装水域；
安装多个所述一体化单元，以形成光伏发电阵列。
可选地，所述制作浮体和光伏组件的一体化单元，包括：
根据预设施工地点的环境，确定所述浮体的尺寸；
在所述浮体的安装平面上铺设光伏组件，以形成所述一体化单元。
可选地，所述安装多个所述一体化单元，以形成光伏发电阵列，包括：
在所述浮体侧面的第一通孔和第二通孔的孔口安装缓冲垫；
将缆绳沿所述第一方向依次穿过多个所述浮体的所述第一通孔，将缆绳沿所述第二方向依次穿过多个所述浮体的所述第二通孔，以形成所述光伏发电阵列；
其中，所述第一通孔沿所述第一方向延伸，所述第二通孔沿所述第二方向延伸，所述第一方向和所述第二方向为同一平面互相垂直的两个方向。
可选地，在所述安装多个所述一体化单元，以形成光伏发电阵列之后，所述方法还包括：
在所述光伏发电阵列上安装电缆和电气设备。
可选地，在所述安装多个所述一体化单元，以形成光伏发电阵列之后，所述方法还包括：
将多个所述光伏发电阵列运输至预设施工地点；
将多个所述光伏发电阵列通过缆绳互联，以形成标准发电单元。
在本发明实施例中，海上光伏组件与浮体一体化装置包括：浮体和光伏组件；浮体用于漂浮在水面，浮体设置有至少一个安装平面；光伏组件的背光面与安装平面贴合安装。通过将光伏组件的背光面整体贴实在浮体的安装平面上，光伏组件不存在悬空支撑情况，当出现海浪冲击时，冲击力作用在光伏组件表面，随后整体传递到浮体表面。光伏组件整体均匀承受和传递冲击力，不会出现局部受力过大的情况，从而避免了光伏组件出现隐裂的问题，进而提升了装置使用的耐久性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1表示本发明实施例的一种浮体与光伏组件装配结构示意图；
图2表示本发明实施例的一种浮体结构示意图；
图3表示本发明实施例的一种浮体与绳缆装配结构示意图；
图4表示本发明实施例的一种浮体阵列结构示意图；
图5表示本发明实施例的一种浮体与缓冲垫装配结构示意图；
图6表示本发明实施例的一种施工方法的步骤流程图。
附图标记说明：
10-浮体；20-光伏组件；30-缆绳；40-缓冲垫；101-安装平面；102-第一通孔；103-第二通孔；1011-第一安装平面；1012-第二安装平面。
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作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。
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
参照图1至图2所示，本发明实施例提出了一种海上光伏组件与浮体一体化装置，包括：浮体10和光伏组件20；所述浮体10用于漂浮在水面，所述浮体10设置有至少一个安装平面101；所述光伏组件20的背光面与所述安装平面101贴合安装。
具体而言，如图1至图2所示，浮体10可漂浮于水面，为光伏组件20提供安装载体。浮体10的结构可包括壳体以及设置于壳体内部的填充物。壳体可以采用具有较强防腐能力的HDPE(High Density Polyethylene高密度聚乙烯)材料制成，在浮体10长期浸泡在海水中时，仍可保持韧性和强度。壳体内部的填充物可通过发泡的制作而成，避免海水侵入壳体内部导致浮力减少或丧失。浮体10的形状可以为方形、六棱型、椭圆形等形状。光伏组件20可以是轻质柔性光伏组件20，也可以是无边框单玻光伏组件20，或无边框双玻光伏组件20等，本发明实施例对此不做限定。
浮体10的一侧用于侵入水中，浮体10的另一侧设置有至少一个安装平面101，安装平面101的数量可以根据浮体10以及光伏组件20的尺寸进行选择，例如，在采用较小尺寸的光伏组件20时，为提高空间利用率，可在浮体10上可以设置两个或者两个以上的安装平面101，每个安装平面101上均可放置一个光伏组件20。在浮体10上安装光伏组件20时，光伏组件20的背光面与安装平面101贴合安装，也即，光伏组件20与浮体10之间不存在安装间隙，避免出现光伏组件20悬空支撑的问题。光伏组件20与浮体10之间可以采用粘接、压块紧固、卡槽卡接等方式实现安装固定。
在本发明实施例中，海上光伏组件与浮体一体化装置包括：浮体10和光伏组件20；浮体10用于漂浮在水面，浮体10设置有至少一个安装平面101；光伏组件20的背光面与安装平面101贴合安装。通过将光伏组件20的背光面整体贴实在浮体10的安装平面101上，光伏组件20不存在悬空支撑情况，当出现海浪冲击时，冲击力作用在光伏组件20表面，随后整体传递到浮体10表面。光伏组件20整体均匀承受和传递冲击力，不会出现局部受力过大的情况，从而避免了光伏组件20出现隐裂的问题，进而提升了装置使用的耐久性。
可选地，参照图4所示，所述海上光伏组件与浮体一体化装置包括多个所述浮体10，相邻的所述浮体10互相连接；多个所述浮体10呈阵列排布形成浮体阵列，且相邻的所述浮体10间隔设置；所述光伏组件20的数量与所述安装平面101的数量相同。
具体而言，如图4所示，海上光伏组件与浮体一体化装置包括多个浮体10，相邻的浮体10可通过缆绳30或者锁链等互连，浮体10呈阵列排布形成浮体阵列，浮体阵列中横向以及纵向排布的浮体10数量可以根据实际需求进行选择。浮体阵列中相邻的浮体10互连，大大提升了浮体10的抗风浪能力，也提升了光伏组件20安装的稳定性。相邻的浮体10间隔设置，间隔距离可根据水域的环境以及浮体10的尺寸进行选择，通过在相邻浮体10间设置间隔，能够避免浮体10在风浪作用下互相碰撞，导致浮体10或光伏组件20出现损坏的问题。
可选地，参照图3至图4所示，海上光伏组件与浮体一体化装置还包括缆绳30；所述浮体10的侧面设置有至少一个第一通孔102和至少一个第二通孔103；所述第一通孔102沿第一方向延伸；所述第二通孔103沿第二方向延伸；其中，所述第一方向和所述第二方向为同一平面互相垂直的两个方向；所述缆绳30沿所述第一方向依次穿过多个所述浮体10的所述第一通孔102，所述缆绳30沿所述第二方向依次穿过多个所述浮体10的所述第二通孔103，以形成所述浮体阵列。
具体而言，如图3至图4所示，浮体10的上底面用于放置光伏组件20，下底面用于与水面接触，上底面和下底面之间通过侧面连接。浮体10的侧面设置有至少一个第一通孔102和至少一个第二通孔103，第一通孔102沿第一方向延伸；第二通孔103沿第二方向延伸，其中，第一方向和第二方向为同一平面互相垂直的两个方向。例如，采用长方体形状的浮体10，第一方向可以为长方体侧面的长边的延伸方向，则第二方向为长方体侧面的短边延伸方向。第一通孔102和第二通孔103分别穿透长方体，第一通孔102和第二通孔103可位于长方体某一个侧面的居中位置处，也可分布于某一个侧面的两侧。
在串联多个浮体10时，可利用缆绳30依次穿过多个浮体10的第一通孔102，再穿过多个浮体10的第二通孔103，在浮体阵列的每一行和每一列均排布有缆绳30，将多个浮体10串联在一起。当然缆绳30也可以在第一通孔102和第二通孔103中交错穿过，能够实现多个浮体10的串联固定即可。缆绳30可以是高密度聚乙烯材料，也可以是不锈钢材料。
可以采用整根缆绳30对浮体10进行串联，能够提升浮体阵列的抗拉伸强度。缆绳30与浮体10之间的固定不需要预埋件等零件转换，因此，在水面上下浮动时，也不存在因往复拉拔力造成的连接件疲劳失效的情况。缆绳30本身具有很好的柔性，不存在因承受反复折弯导致的裂纹、断裂问题。
可选地，参照图5所示，所述第一通孔102和所述第二通孔103的孔口均设置有缓冲垫40。
具体而言，如图5所示，缓冲垫40设置于第一通孔102和第二通孔103的孔口位置处，缓冲垫40与第一通孔102以及第二通孔103的装配方式可以为粘接、过盈连接等。缓冲垫40的材质可以根据缆绳30的材质对应选择，例如，当缆绳30是高密度聚乙烯材质时，缓冲垫40可以是橡胶、尼龙等非金属材质，当缆绳30是不锈钢钢丝材质时，缓冲垫40可以是铝合金、钢材等金属材质。
通过在浮体10的孔口位置处设置缓冲垫40，一方面可以减少缆绳30与浮体10孔口边缘的摩擦，避免缆绳30断裂；另一方面，在风浪冲击下，缓冲垫40可以减少浮体10之间相互碰撞时产生的局部接触应力，避免浮体10表面破损或浮体10裂开的情况发生。
可选地，参照图2所示，所述浮体10设置有第一安装平面1011和第二安装平面1012，所述第一安装平面1011和所述第二安装平面1012相邻设置。
具体而言，如图2所示，浮体10上可以设置两个或者两个以上的安装平面101，每个安装平面101上均可放置一个光伏组件20。在本发明实施例中，在浮体10上设置两个安装平面101，分别为第一安装平面1011和第二安装平面1012，第一安装平面1011和第二安装平面1012相邻设置，第一安装平面1011和第二安装平面1012均可分别放置一个光伏组件20，可在单个浮体10上实现两个光伏组件20的安装，大大提升了光伏组件20的安装效率以及浮体10的空间利用率。
第一安装平面1011和第二安装平面1012之间可以呈一定夹角，该夹角可以为钝角或直角，第一安装平面1011和第二安装平面1012可以对称反向分布，便于排水；另外，还便于使太阳光能够垂直照射在光伏组件向光面，可以提高发电量。第一安装平面1011和第二安装平面1012也可以是平行同向分布。
参照图6所示，其示出了本发明实施例中一种施工方法的步骤流程图，具体如下：
本发明实施例提供的一种施工方法，包括：
步骤101、制作浮体和光伏组件的一体化单元。
在施工时，可先在厂房等稳定环境中，将浮体和光伏组件进行组装形成一体化单元，避免光伏组件单独运输过程中出现破碎、隐裂的问题，也便于后续步骤的实施。
步骤102、将多个所述一体化单元运输至预装水域。
在厂房内完成多个一体化单元的组装之后，可将多个一体化单元通过运输车或者滑道等设备运输至预装水域，预装水域可以为靠近岸边的港湾、码头附近水域等便于施工安装的水域。
步骤103、安装多个所述一体化单元，以形成光伏发电阵列。
多个一体化单元运输至预装水域后，还需要对多个一体化单元实现串联，以形成光伏发电阵列。光伏发电阵列中一体化单元的数量可以相同，也可以不同，具体可根据设计需求，安装形成对应规格的光伏发电阵列。
在本发明实施例中，施工方法采用上述的浮体和光伏组件，浮体用于漂浮在水面，浮体设置有至少一个安装平面；光伏组件的背光面与安装平面贴合安装。通过将光伏组件的背光面整体贴实在浮体的安装平面上，光伏组件不存在悬空支撑情况，当出现海浪冲击时，冲击力作用在光伏组件表面，随后整体传递到浮体表面。光伏组件整体均匀承受和传递冲击力，不会出现局部受力过大的情况，从而避免了光伏组件出现隐裂的问题，进而提升了装置使用的耐久性。
在本发明的一种可选实施例中，步骤101、所述制作浮体和光伏组件的一体化单元，包括：
步骤S11、根据预设施工地点的环境，确定所述浮体的尺寸。
预设施工地点可以为某一处或多处适合安装海上光伏组件与浮体一体化装置的水域，预设施工地点可通过施工前期的勘察确定。可根据预设施工地点的平均光照时间、平均光照强度、平均风浪大小、涨退潮情况等环境因素，确定浮体的尺寸。例如，预设施工地点的平均风浪较大，浮体需抵抗较大的风浪冲击，此时可采用较大尺寸的浮体。
步骤S12、在所述浮体的安装平面上铺设光伏组件，以形成所述一体化单元。
浮体设置有至少一个安装平面，每个安装平面上均可放置一个光伏组件。在浮体上安装光伏组件时，光伏组件的背光面与安装平面贴合安装，也即，光伏组件与浮体之间不存在安装间隙，避免出现光伏组件悬空支撑的问题。光伏组件与浮体之间可以采用粘接、压块紧固、卡槽卡接等方式实现安装固定，以形成一体化单元。
在本发明的一种可选实施例中，步骤103、所述安装多个所述一体化单元，以形成光伏发电阵列，包括：
步骤S21、在所述浮体侧面的第一通孔和第二通孔的孔口安装缓冲垫。
缓冲垫设置于第一通孔和第二通孔的孔口位置处，缓冲垫与第一通孔以及第二通孔的装配方式可以为粘接、过盈连接等。缓冲垫的材质可以根据缆绳的材质对应选择，例如，当缆绳是高密度聚乙烯材质时，缓冲垫可以是橡胶、尼龙等非金属材质，当缆绳是不锈钢钢丝材质时，缓冲垫可以是铝合金、钢材等金属材质。
步骤S22、将缆绳沿所述第一方向依次穿过多个所述浮体的所述第一通孔，将缆绳沿所述第二方向依次穿过多个所述浮体的所述第二通孔，以形成所述光伏发电阵列；其中，所述第一通孔沿所述第一方向延伸，所述第二通孔沿所述第二方向延伸，所述第一方向和所述第二方向为同一平面互相垂直的两个方向。
浮体的上底面用于放置光伏组件，下底面用于与水面接触，上底面和下底面之间通过侧面连接。浮体的侧面设置有至少一个第一通孔和至少一个第二通孔，第一通孔沿第一方向延伸；第二通孔沿第二方向延伸，其中，第一方向和第二方向为同一平面互相垂直的两个方向。例如，采用长方体形状的浮体，第一方向可以为长方体侧面的长边的延伸方向，则第二方向为长方体侧面的短边延伸方向。第一通孔和第二通孔分别穿透长方体，第一通孔和第二通孔可位于长方体某一个侧面的居中位置处，也可分布于某一个侧面的两侧。
在串联多个浮体时，可利用缆绳依次穿过多个浮体的第一通孔，再穿过多个浮体的第二通孔，将多个浮体串联为浮体阵列。当然缆绳也可以在第一通孔和第二通孔中交错穿过，能够实现多个浮体的串联固定即可。缆绳可以是高密度聚乙烯材料，也可以是不锈钢材料。
在本发明的一种可选实施例中，步骤103、所述安装多个所述一体化单元，以形成光伏发电阵列之后，所述方法还包括：
步骤104、在所述光伏发电阵列上安装电缆和电气设备。
形成光伏发电阵列后，为将光伏发电阵列中光伏组件产生的电能进行输出，还需在光伏发电阵列中安装电缆和电气设备，例如，开关柜、汇流箱、逆变器、系统控制柜等设备，可通过电缆将上述设备与光伏组件实现互连。
在本发明的一种可选实施例中，步骤103、所述安装多个所述一体化单元，以形成光伏发电阵列之后，所述方法还包括：
步骤105、将多个所述光伏发电阵列运输至预设施工地点。
在预装水域完成光伏发电阵列的组装之后，还需利用拖船将光伏发电阵列拖航至海上的预设施工地点。
步骤106、将多个所述光伏发电阵列通过缆绳互联，以形成标准发电单元。
达到预设施工地点后，可利用缆绳将多个光伏发电阵列互联，光伏发电阵列的规格可以相同，也可以不同，具体可根据实际发电需求以及安装条件进行选择。多个光伏发电阵列互联形成标准发电单元，即可实现发电。
最后，还需根据海上光伏组件与浮体一体化装置设计方案，在标准发电单元的基础上进行余下的机械安装与电气施工。
需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种海上光伏组件与浮体一体化装置，其特征在于，包括：浮体和光伏组件；
所述浮体用于漂浮在水面，所述浮体设置有至少一个安装平面；
所述光伏组件的背光面与所述安装平面贴合安装。
2.根据权利要求1所述的海上光伏组件与浮体一体化装置，其特征在于，所述海上光伏组件与浮体一体化装置包括多个所述浮体，相邻的所述浮体互相连接；
多个所述浮体呈阵列排布形成浮体阵列，且相邻的所述浮体间隔设置；
所述光伏组件的数量与所述安装平面的数量相同。
3.根据权利要求2所述的海上光伏组件与浮体一体化装置，其特征在于，还包括缆绳；
所述浮体的侧面设置有至少一个第一通孔和至少一个第二通孔；
所述第一通孔沿第一方向延伸；
所述第二通孔沿第二方向延伸；
其中，所述第一方向和所述第二方向为同一平面互相垂直的两个方向；
所述缆绳沿所述第一方向依次穿过多个所述浮体的所述第一通孔，所述缆绳沿所述第二方向依次穿过多个所述浮体的所述第二通孔，以形成所述浮体阵列。
4.根据权利要求3所述的海上光伏组件与浮体一体化装置，其特征在于，所述第一通孔和所述第二通孔的孔口均设置有缓冲垫。
5.根据权利要求1所述的海上光伏组件与浮体一体化装置，其特征在于，所述浮体设置有第一安装平面和第二安装平面，所述第一安装平面和所述相邻设置。
6.一种施工方法，其特征在于，包括：
制作浮体和光伏组件的一体化单元；
将多个所述一体化单元运输至预装水域；
安装多个所述一体化单元，以形成光伏发电阵列。
7.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于，所述制作浮体和光伏组件的一体化单元，包括：
根据预设施工地点的环境，确定所述浮体的尺寸；
在所述浮体的安装平面上铺设光伏组件，以形成所述一体化单元。
8.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于，所述安装多个所述一体化单元，以形成光伏发电阵列，包括：
在所述浮体侧面的第一通孔和第二通孔的孔口安装缓冲垫；
将缆绳沿所述第一方向依次穿过多个所述浮体的所述第一通孔，将缆绳沿所述第二方向依次穿过多个所述浮体的所述第二通孔，以形成所述光伏发电阵列；
其中，所述第一通孔沿所述第一方向延伸，所述第二通孔沿所述第二方向延伸，所述第一方向和所述第二方向为同一平面互相垂直的两个方向。
9.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于，在所述安装多个所述一体化单元，以形成光伏发电阵列之后，所述方法还包括：
在所述光伏发电阵列上安装电缆和电气设备。
10.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于，在所述安装多个所述一体化单元，以形成光伏发电阵列之后，所述方法还包括：
将多个所述光伏发电阵列运输至预设施工地点；
将多个所述光伏发电阵列通过缆绳互联，以形成标准发电单元。
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