CN115133851A - 一种模块化水上光伏阵列及其电站 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种模块化水上光伏阵列及其电站，包括若干阵列排布的光伏发电单元，若干所述光伏发电单元包括浮筒、旋转体以及光伏太阳能板，所述旋转体旋转式设置于浮筒中部开设的圆柱状空间内，所述旋转体上安装有固定支撑球头杆和升降支撑球头杆，所述固定支撑球头杆和升降支撑球头杆远离旋转体一端均活动安装在光伏太阳能板底部固定设置的连接件上，所述浮筒一侧还升降式设置有刮洗条旋转驱动机构，本发明光伏太阳能板的倾斜角度和方向均能根据太阳光的入射方向和角度进行适应性调节，同时还能在升降旋转过程中将光伏太阳能板表面的污渍进行冲刷和清理，相较于人工清理方式大大降低人工负担，进一步提高了光源利用率。
Description
技术领域
本发明涉及水面光伏装置技术领域，具体为一种模块化水上光伏阵列及其电站。
背景技术
现有技术中公开号为“CN105119558B”的一种在水面上使用的模块化光伏阵列及其电站，属于太阳能光伏技术领域，在浮体上预设安装太阳能电池组件的连接机构，该连接机构包括X、Y和Z三个方向的连接件，可使太阳能电池组件在陆地上快速模块化安装，而且Z方向上的连接件既可以作为太阳能电池组件的支架，其支撑杆为中空结构可以用于放置太阳能电池组件的导电线缆，可根据需要通过调整支架中的转接件调节太阳能电池组件受光面的角度，结构简单，使用灵活，适用性强，可在陆地模块化安装成一整体后再放入水中，避免水中安装难度，省时、省力，浮体彼此不会碰撞。
但是上述该水面上使用的模块化光伏阵列及其电站在使用过程中仍然存在较为明显的缺陷：1、上述装置采用固定支架对光伏太阳能板进行固定支撑，因此在使用过程中无法对其角度进行调节，由于太阳在不同时间入射太阳能板的角度的方向的不同，采用固定式光伏太阳能板的安装方式不利于光源的充分利用；2、由于光伏太阳能板需要定期进行清洗和冲刷，而上述装置及现有技术中通常采用人工清理冲刷方式，加重人工负担，且人工清洗多采用固定间隔，不利于及时将太阳能表面附着的污渍清洗干净，从而影响光源的利用率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种模块化水上光伏阵列及其电站，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种模块化水上光伏阵列，包括若干阵列排布的光伏发电单元，若干所述光伏发电单元包括浮筒、旋转体以及光伏太阳能板，所述旋转体旋转式设置于浮筒中部开设的圆柱状空间内，所述旋转体上安装有固定支撑球头杆和升降支撑球头杆，所述固定支撑球头杆和升降支撑球头杆远离旋转体一端均活动安装在光伏太阳能板底部固定设置的连接件上，所述升降支撑球头杆升降过程中带动光伏太阳能板围绕固定支撑球头杆的顶端作旋转运动；
所述浮筒一侧还旋转式设置有柔性刮洗条，所述柔性刮洗条靠近光伏太阳能板一侧开设有若干喷淋口，若干所述喷淋口在升降支撑球头杆升降过程中通过喷淋机构将浮筒底部的水分喷淋至光伏太阳能板表面，所述浮筒一侧还升降式设置有刮洗条旋转驱动机构，所述刮洗条旋转驱动机构在升降支撑球头杆升降过程中操动柔性刮洗条旋转使其与光伏太阳能板表面活动抵靠，所述光伏太阳能板呈圆盘形。
优选的，所述喷淋机构包括浮筒一侧固定安装的支撑板，所述支撑板远离浮筒一侧与旋转体轴心活动连接，所述升降支撑球头杆活动设置于升降缸体内，所述升降支撑球头杆远离光伏太阳能板一端固定安装有升降活塞，所述升降缸体底部贯穿旋转体底部延伸至支撑板上开设的旋转通孔内，所述升降缸体底部还固定安装有单向进液阀，所述升降缸体一侧开设有与支撑板和浮筒内泵液槽连通的出液孔，所述泵液槽远离出液孔一端与柔性刮洗条内开设的出液槽连通，所述出液槽与若干喷淋口连通。
优选的，所述刮洗条旋转驱动机构包括浮筒一侧设置的与光伏太阳能板底部活动抵靠的升降板，所述升降板与驱动活塞连杆固定连接，所述驱动活塞连杆伸缩式设置于驱动缸体内，所述驱动活塞连杆与驱动缸体之间固定设置有牵引弹簧，所述驱动缸体通过浮筒内设置的连接管与弧形伸缩缸连通，所述弧形伸缩缸内伸缩式设置有弧形活塞连杆，所述弧形活塞连杆远离弧形伸缩缸一端与柔性刮洗条固定连接。
优选的，所述旋转体侧边设置有与旋转齿轮啮合的齿牙，所述旋转齿轮固定安装在旋转电机的驱动轴上。
优选的，所述升降支撑球头杆一侧通过L型伸缩连杆与电动液压伸缩缸固定连接，所述电动液压伸缩缸固定安装在旋转体上。
一种电站，包括用以对光伏太阳能板进行旋转调节的光伏单元，该光伏单元采用上述的模块化水上光伏阵列。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明光伏太阳能板的倾斜角度和方向均能根据太阳光的入射方向和角度进行适应性调节，从而保证了在任意光照时间内，光伏太阳能板均与太阳光的入射角度保持垂直，进而提高光能的利用效率；
2、本发明的升降机构不仅能调节光伏太阳能板的倾斜角度，还能在升降旋转过程中将光伏太阳能板表面的污渍进行冲刷和清理，相较于人工清理方式大大降低人工负担，同时清理可随时进行，大大防止污渍遮挡导致的光源利用率下降等问题，进一步提高了光源利用率。
本发明光伏太阳能板的倾斜角度和方向均能根据太阳光的入射方向和角度进行适应性调节，同时还能在升降旋转过程中将光伏太阳能板表面的污渍进行冲刷和清理，相较于人工清理方式大大降低人工负担，进一步提高了光源利用率。
附图说明
图1为本发明的整体结构拆卸示意图；
图2为本发明的整体结构剖视示意图；
图3为本发明的刮洗条旋转驱动机构结构示意图；
图4为本发明的A区域放大结构示意图；
图5为本发明的光伏太阳能板倾斜旋转状态示意图。
图中：1光伏发电单元、2浮筒、3旋转体、4光伏太阳能板、5固定支撑球头杆、6升降支撑球头杆、7连接件、8柔性刮洗条、9喷淋口、10支撑板、11升降缸体、12升降活塞、13旋转通孔、14单向进液阀、15泵液槽、16出液孔、17出液槽、18升降板、19驱动活塞连杆、20驱动缸体、21牵引弹簧、22连接管、23弧形伸缩缸、24弧形活塞连杆、25L型伸缩连杆、26电动液压伸缩缸、27旋转电机。
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。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：
实施例一：
一种模块化水上光伏阵列，包括若干阵列排布的光伏发电单元1，若干光伏发电单元1包括浮筒2、旋转体3以及光伏太阳能板4，旋转体3旋转式设置于浮筒2中部开设的圆柱状空间内，旋转体3上安装有固定支撑球头杆5和升降支撑球头杆6，固定支撑球头杆5和升降支撑球头杆6远离旋转体3一端均活动安装在光伏太阳能板4底部固定设置的连接件7上，升降支撑球头杆6升降过程中带动光伏太阳能板4围绕固定支撑球头杆5的顶端作旋转运动；
浮筒2一侧还旋转式设置有柔性刮洗条8，柔性刮洗条8靠近光伏太阳能板4一侧开设有若干喷淋口9，若干喷淋口9在升降支撑球头杆6升降过程中通过喷淋机构将浮筒2底部的水分喷淋至光伏太阳能板4表面，浮筒2一侧还升降式设置有刮洗条旋转驱动机构，刮洗条旋转驱动机构在升降支撑球头杆6升降过程中操动柔性刮洗条8旋转使其与光伏太阳能板4表面活动抵靠，光伏太阳能板4呈圆盘形。
在该实施例中，若干所述光伏发电单元1呈环形阵列或矩形阵列式设置从而形成水上光伏场站，若干光伏发电单元1包括浮筒2、旋转体3以及光伏太阳能板4三个主体部分，浮筒2用于对旋转体3以及光伏太阳能板4提供向上的浮力支撑，旋转体3用以旋转带动光伏太阳能板4进行角度调节，从而保证最大程度利用光能，光伏太阳能板4作为光电的转化机构，其中光伏太阳能板4通过固定支撑球头杆5和升降支撑球头杆6活动安装在旋转体3上方，升降支撑球头杆6升降带动光伏太阳能板4倾斜或保持水平，在清洗过程中或恶劣极端天气中通过使得光伏太阳能板4保持与浮筒2水平，从而对光伏太阳能板4表面进行清洗以及降低光伏太阳能板4的迎风面积，而在太阳光照下，通过调整使得光伏太阳能板4倾斜且随太阳方位进行旋转；
同时，浮筒2一侧还设置有柔性刮洗条8，柔性刮洗条8在光伏太阳能板4倾斜状态时收入浮筒2一侧，从而防止对光伏太阳能板4造成遮挡，以及在光伏太阳能板4倾斜旋转过程中造成二者干扰，而在光伏太阳能板4处于水平状态时，柔性刮洗条8旋转使其与光伏太阳能板4抵靠，在旋转中将光伏太阳能板4表面进行刮洗，同时在升降支撑球头杆6升降过程中将水体的水分通过柔性刮洗条8一侧开设的喷淋口9喷注至光伏太阳能板4表面，有利于在旋转刮洗过程中更方便将光伏太阳能板4表面的污渍进行清除。
实施例二：
在该实施例中，喷淋机构包括浮筒2一侧固定安装的支撑板10，支撑板10远离浮筒2一侧与旋转体3轴心活动连接，升降支撑球头杆6活动设置于升降缸体11内，升降支撑球头杆6远离光伏太阳能板4一端固定安装有升降活塞12，升降缸体11底部贯穿旋转体3底部延伸至支撑板10上开设的旋转通孔13内，升降缸体11底部还固定安装有单向进液阀14，升降缸体11一侧开设有与支撑板10和浮筒2内泵液槽15连通的出液孔16，泵液槽15远离出液孔16一端与柔性刮洗条8内开设的出液槽17连通，出液槽17与若干喷淋口9连通，升降支撑球头杆6升降带动升降活塞12在升降缸体11内升降，在升降支撑球头杆6的每个升降过程中，水体通过升降缸体11底部的单向进液阀14进入升降缸体11内部，并在升降支撑球头杆6下降过程中通过出液孔16进入泵液槽15内，并通过泵液槽15最终进入出液槽17内，进而喷射至光伏太阳能板4表面。
实施例三：
在该实施例中，刮洗条旋转驱动机构包括浮筒2一侧设置的与光伏太阳能板4底部活动抵靠的升降板18，升降板18与驱动活塞连杆19固定连接，驱动活塞连杆19伸缩式设置于驱动缸体20内，驱动活塞连杆19与驱动缸体20之间固定设置有牵引弹簧21，驱动缸体20通过浮筒2内设置的连接管22与弧形伸缩缸23连通，弧形伸缩缸23内伸缩式设置有弧形活塞连杆24，弧形活塞连杆24远离弧形伸缩缸23一端与柔性刮洗条8固定连接，在光伏太阳能板4升降过程中，其底部活动抵靠在升降板18上，升降板18伸缩带动驱动活塞连杆19升降，本实施例的驱动缸体20和弧形伸缩缸23内均充注有液压油，在驱动活塞连杆19伸缩过程中通过带动弧形活塞连杆24伸缩，进而带动柔性刮洗条8围绕其轴心发生旋转，通过此种设置使得光伏太阳能板4在倾斜过程中，柔性刮洗条8收缩至浮筒2一侧，当光伏太阳能板4处于水平状态时，此时柔性刮洗条8旋转与光伏太阳能板4表面进行抵靠，本实施例中的柔性刮洗条8采用类似汽车雨刮的PVC柔性材质，在与光伏太阳能板4表面抵靠过程中能充分进行配合，保证刮洗过程表面各个部位得以充分进行清洗。
实施例四：
在该实施例中，旋转体3侧边设置有与旋转齿轮啮合的齿牙，旋转齿轮固定安装在旋转电机27的驱动轴上，通过旋转电机27的旋转调整旋转体3的旋转角度，本实施例中的旋转电机27采用高精度步进电机，阵列式设置的光伏发电单元1设置的光伏太阳能板4能在水面控制中心的控制下时刻处于同一倾斜和旋转方位，从而保证各个光伏发电单元1都能最大化利用光能，旋转电机27通过地面场站提供的电源进行工作。
实施例五：
在该实施例中，升降支撑球头杆6一侧通过L型伸缩连杆25与电动液压伸缩缸26固定连接，电动液压伸缩缸26固定安装在旋转体3上，通过电动液压伸缩缸26的伸缩带动升降支撑球头杆6升降，本实施例的电动液压伸缩缸26同样采用地面电源进行供电。
一种电站，包括用以对光伏太阳能板进行旋转调节的光伏单元，该光伏单元采用上述的模块化水上光伏阵列。
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 (6)
1.一种模块化水上光伏阵列，包括若干阵列排布的光伏发电单元(1)，其特征在于：若干所述光伏发电单元(1)包括浮筒(2)、旋转体(3)以及光伏太阳能板(4)，所述旋转体(3)旋转式设置于浮筒(2)中部开设的圆柱状空间内，所述旋转体(3)上安装有固定支撑球头杆(5)和升降支撑球头杆(6)，所述固定支撑球头杆(5)和升降支撑球头杆(6)远离旋转体(3)一端均活动安装在光伏太阳能板(4)底部固定设置的连接件(7)上，所述升降支撑球头杆(6)升降过程中带动光伏太阳能板(4)围绕固定支撑球头杆(5)的顶端作旋转运动；
所述浮筒(2)一侧还旋转式设置有柔性刮洗条(8)，所述柔性刮洗条(8)靠近光伏太阳能板(4)一侧开设有若干喷淋口(9)，若干所述喷淋口(9)在升降支撑球头杆(6)升降过程中通过喷淋机构将浮筒(2)底部的水分喷淋至光伏太阳能板(4)表面，所述浮筒(2)一侧还升降式设置有刮洗条旋转驱动机构，所述刮洗条旋转驱动机构在升降支撑球头杆(6)升降过程中操动柔性刮洗条(8)旋转使其与光伏太阳能板(4)表面活动抵靠，所述光伏太阳能板(4)呈圆盘形。
2.根据权利要求1所述的一种模块化水上光伏阵列，其特征在于：所述喷淋机构包括浮筒(2)一侧固定安装的支撑板(10)，所述支撑板(10)远离浮筒(2)一侧与旋转体(3)轴心活动连接，所述升降支撑球头杆(6)活动设置于升降缸体(11)内，所述升降支撑球头杆(6)远离光伏太阳能板(4)一端固定安装有升降活塞(12)，所述升降缸体(11)底部贯穿旋转体(3)底部延伸至支撑板(10)上开设的旋转通孔(13)内，所述升降缸体(11)底部还固定安装有单向进液阀(14)，所述升降缸体(11)一侧开设有与支撑板(10)和浮筒(2)内泵液槽(15)连通的出液孔(16)，所述泵液槽(15)远离出液孔(16)一端与柔性刮洗条(8)内开设的出液槽(17)连通，所述出液槽(17)与若干喷淋口(9)连通。
3.根据权利要求1所述的一种模块化水上光伏阵列，其特征在于：所述刮洗条旋转驱动机构包括浮筒(2)一侧设置的与光伏太阳能板(4)底部活动抵靠的升降板(18)，所述升降板(18)与驱动活塞连杆(19)固定连接，所述驱动活塞连杆(19)伸缩式设置于驱动缸体(20)内，所述驱动活塞连杆(19)与驱动缸体(20)之间固定设置有牵引弹簧(21)，所述驱动缸体(20)通过浮筒(2)内设置的连接管(22)与弧形伸缩缸(23)连通，所述弧形伸缩缸(23)内伸缩式设置有弧形活塞连杆(24)，所述弧形活塞连杆(24)远离弧形伸缩缸(23)一端与柔性刮洗条(8)固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种模块化水上光伏阵列，其特征在于：所述旋转体(3)侧边设置有与旋转齿轮啮合的齿牙，所述旋转齿轮固定安装在旋转电机(27)的驱动轴上。
5.根据权利要求1所述的一种模块化水上光伏阵列，其特征在于：所述升降支撑球头杆(6)一侧通过L型伸缩连杆(25)与电动液压伸缩缸(26)固定连接，所述电动液压伸缩缸(26)固定安装在旋转体(3)上。
6.一种电站，包括用以对光伏太阳能板进行旋转调节的光伏单元，其特征在于：该光伏单元采用权利要求1-5任意一项所述的模块化水上光伏阵列。
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