CN115743436B - 一种强稳定性的漂浮式海上光伏发电平台 - Google Patents
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Abstract
本申请属于光伏发电技术领域，具体是一种强稳定性的漂浮式海上光伏发电平台，包括光伏组件铺设平台，所述光伏组件铺设平台顶部布设有光伏发电系统，所述光伏组件铺设平台的底部设有主浮体平台，所述主浮体平台的底部四角和中心处均通过卡扣设有吊索，所述吊索的底部通过卡扣设有垂荡装置，所述主浮体平台的底部均匀阵列设有多组减摇臂，所述减摇臂的另一端底部与所述垂荡装置的顶部相互铰接；该申请具有结构稳定性高，抗波浪冲击性强，同时通过各部件之间的相互配合共同对波浪冲击造成的多自由度运动进行自适应的调节，适应性更好，结构强度更高，具有在海上环境荷载作用下减摇、减荡效果明显，稳定性能优良等优点。
Description
技术领域
本申请属于光伏发电技术领域，具体是一种强稳定性的漂浮式海上光伏发电平台。
背景技术
光伏发电作为一种绿色清洁可再生能源，近些年来发展势头强劲，由于陆上空间的制约，拥有更丰富太阳能资源的海洋空间成为光伏产业发展的新方向。不同于陆上光伏，海上漂浮式光伏平台运行期间受到海上风、浪、流等更加复杂的环境荷载，在多自由度上具有不同程度的位移、转动等，给光伏组件的安全运行带来极大的挑战。
因此，提供一种稳定性强、运动响应小、抗风、浪能力强的漂浮式光伏发电平台，成为亟待解决的海上光伏产业技术焦点。
但是，现有技术中提出的海上光伏发电平台的在波浪冲击下减摇、减荡性能差，在海浪、流的复杂荷载作用下会降低光伏发电平台的光伏发电效率，并对光伏发电平台的安全性和稳定性造成损坏。
发明内容
本申请的目的针对以上问题，本申请提供了一种强稳定性的漂浮式海上光伏发电平台。
为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种强稳定性的漂浮式海上光伏发电平台，包括光伏组件铺设平台，所述光伏组件铺设平台顶部布设有发电系统，所述光伏组件铺设平台的底部设有主浮体平台，所述主浮体平台的底部四角和中心处均通过卡扣设有吊索，所述吊索的底部通过卡扣设有垂荡装置，所述主浮体平台的底部均匀阵列设有多组减摇臂，所述减摇臂的另一端底部与所述垂荡装置的顶部相互铰接。
作为本申请的一种优选技术方案，所述光伏组件铺设平台由小截面防腐钢管支撑钢网架结构组成，所述主浮体平台由空心钢管搭建而成。
作为本申请的一种优选技术方案，所述光伏发电系统由光伏组件和支架组成。
作为本申请的一种优选技术方案，所述垂荡装置包括钢管梁，所述钢管梁的顶部与所述吊索的底部通过卡扣相连接，所述钢管梁的内部均匀阵列设有多组支撑副梁，多组所述支撑副梁和所述钢管梁之间设有垂荡板。
作为本申请的一种优选技术方案，所述钢管梁和所述支撑副梁均为空心或者实心的钢管或钢筋混凝土材料。
作为本申请的一种优选技术方案，所述减摇臂包括支撑底板，所述支撑底板的顶部与所述主浮体平台的底部固定连接，所述支撑底板的底部均匀阵列设有多组卡环，所述卡环的内部设有水平液压臂。
作为本申请的一种优选技术方案，所述支撑底板为L型结构，所述水平液压臂的一端设有减振弹簧，所述减振弹簧的另一端与所述支撑底板的竖直端固定连接，所述水平液压臂的另一端设有万向铰。
作为本申请的一种优选技术方案，所述万向铰的另一端铰接有第一从动臂，所述第一从动臂的另一端设有伸缩弹簧，所述伸缩弹簧的另一端设有第二从动臂。
作为本申请的一种优选技术方案，所述第二从动臂的另一端设有减振器，所述减振器的另一端铰接有球铰，所述球铰的另一端底部设有球铰基座，所述球铰基座的底部与所述垂荡板的顶部固定连接。
作为本申请的一种优选技术方案，所述减摇臂分布于所述主浮体平台四边底部；或者所述减摇臂对称分布于所述主浮体平台相对的两边底部，且所述减摇臂两两一组对称设置。
与现有技术相比，本申请的有益效果如下：
1、本申请通过设置光伏组件铺设平台、主浮体平台和吊索等部件的相互配合，光伏发电系统设置在光伏组件铺设平台顶部进行光伏发电，同时主浮体平台提高对光伏组件铺设平台的支撑性和稳定性，为装置整体提供浮力，进而有效的提高装置在海面浮动和发电的稳定性和高效性。
2、本申请通过设置垂荡装置和减摇臂等部件的相互配合，结构稳定性高，抗波浪冲击性强，同时通过各部件之间的相互配合共同对波浪冲击造成的多自由度运动进行自适应的调节，适应性更好，结构强度更高，具有在海上环境荷载作用下减摇、减荡效果明显，稳定性能优良等优点。
附图说明
图1为强稳定性的漂浮式海上光伏发电平台整体示意图；
图2为强稳定性的漂浮式海上光伏发电平台仰视图；
图3为垂荡装置仰视图；
图4为减摇臂结构示意图。
图中：1、光伏组件铺设平台；2、主浮体平台；3、吊索；4、垂荡装置；401、垂荡板；402、钢管梁；403、支撑副梁；5、减摇臂；501、减振弹簧；502、水平液压臂；503、第一从动臂；504、第二从动臂；505、伸缩弹簧；506、减振器；507、万向铰；508、球铰；509、卡环；5010、支撑底板；5011、球铰基座；6、光伏发电系统。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
如图1至图4所示，本申请提供一种强稳定性的漂浮式海上光伏发电平台，包括光伏组件铺设平台1，光伏组件铺设平台1顶部均匀阵列设有多组光伏发电系统6，光伏发电系统6由光伏组件和支架组成，支架的底部与光伏组件铺设平台1的顶部固定连接，光伏发电系统6内的光伏组件主要进行光伏发电，同时光伏发电系统6与光伏组件铺设平台1之间设有倾角，该倾角有助于提高光伏发电系统6的发电效率。
光伏组件铺设平台1的底部设有主浮体平台2，光伏组件铺设平台1由小截面防腐钢管支撑钢网架结构，因此光伏组件铺设平台1不仅具有良好的防腐抗衰性能，同时还具有较强的支撑性，有效的避免光伏发电系统6的设置对光伏组件铺设平台1造成损坏，主浮体平台2由空心钢管搭建而成，使主浮体平台2具备良好的浮稳性，同时节省造价。
主浮体平台2的底部四角和中心均通过卡扣设有吊索3，吊索3主要作为连接部件，不仅具有一定的弹性和刚度，同时吊索3的外表面还具有良好的抗腐蚀性，提高其耐用性和稳定性，吊索3的底部通过卡扣设有垂荡装置4，垂荡装置4浸没在水下，起到抑制装置垂荡运动的作用。
垂荡装置4包括钢管梁402，钢管梁402的顶部与吊索3的底部通过卡扣相连接，钢管梁402的内部均匀阵列设有多组支撑副梁403，支撑副梁403的设置进一步提高钢管梁402的刚度和稳定性，保证垂荡装置4在外力作用下不会发生侧翻、屈曲等，多组支撑副梁403和钢管梁402之间设有垂荡板401，垂荡板401的设置能够降低装置重心，增大装置附加质量和附加阻尼，提高垂荡稳定性，钢管梁402和支撑副梁403均为空心或者实心钢管或钢筋混凝土材料。
主浮体平台2的底部均匀阵列设有多组减摇臂5，减摇臂5的另一端底部与垂荡装置4的顶部相互铰接，减摇臂5的设置进一步的提高了装置在海上环境荷载作用下的减摇缓冲性能。
减摇臂5包括支撑底板5010，支撑底板5010的顶部与主浮体平台2的底部固定连接，其中，支撑底板5010为L型结构，支撑底板5010主要起到连接支撑的作用，且支撑底板5010与主浮体平台2的底部通常使用焊接的固定方式，该焊接的连接方式有效的提高支撑底板5010连接的稳定性和连接强度，支撑底板5010的底部均匀阵列设有多组卡环509，卡环509的内部设有水平液压臂502，水平液压臂502作为水平方向的缓冲部件，借助其自身的液压组成有效的对来自水平方向上的冲击晃动等进行抗振缓冲，提高装置的稳定性和安全强度，水平液压臂502选用防水、防腐蚀的材质，水平液压臂502的一端设有减振弹簧501，减振弹簧501的另一端与支撑底板5010的竖直端固定连接，因此水平液压臂502借助与减振弹簧501的配合进一步提高对装置的减摇缓冲性能。
水平液压臂502的另一端设有万向铰507，万向铰507的另一端铰接有第一从动臂503，可以实现水平液压臂502伸缩引起的长度变化过程中第一从动臂503的从动，第一从动臂503处于倾斜放置状态，具体的第一从动臂503斜向下发生倾斜从动臂，第一从动臂503的另一端设有伸缩弹簧505，伸缩弹簧505的另一端设有第二从动臂504，第二从动臂504的另一端设有减振器506，减振器506对由第二从动臂504方向上传递的拉力变化进行减振缓冲，有效的提高装置的稳定性和减摇性能，减振器506的另一端铰接有球铰508，球铰508的另一端底部设有球铰基座5011，球铰基座5011的底部与垂荡板401的顶部固定连接，球铰508和球铰基座5011的配合实现减振器506底部与垂荡板401顶部的铰接，进而实现装置上部结构倾斜、位移过程中第一从动臂503、第二从动臂504与垂荡板401呈不同夹角下的转动。减摇臂5的分布方式可以有多种形式，其中第一种为：减摇臂5分布于主浮体平台2四边底部，则减摇臂5均匀阵列的分布方式提高其平衡性，从而进一步的保证装置的稳定性；第二种为图4所示，减摇臂5对称分布于主浮体平台2相对的两边底部，且减摇臂5两两一组对称设置，这样设置的好处在于提高装置在相对的两侧端底部的连接强度和减摇缓冲性能，从而辐射至相邻的两个侧端，进而使得整个装置在对环境荷载下装置产生的横摇、纵摇运动进行减摇缓冲时更具备主次性，从而提高装置的强度。
使用时，按照上述过程将装置安装完成，具体的，在光伏组件铺设平台1的顶部均匀阵列的铺设多组光伏发电系统6，且光伏发电系统6与光伏组件铺设平台1之间存在一定的倾角，以提高光伏发电系统6的发电效率，之后在光伏组件铺设平台1底部设置主浮体平台2，在主浮体平台2底部四个端角和中心处通过卡扣设置吊索3，并在吊索3的底部通过卡扣设置垂荡装置4，其中垂荡装置4由多组钢管梁402和支撑副梁403组成，且钢管梁402和支撑副梁403之间通过垂荡板401进行支撑连接。
同时主浮体平台2和垂荡装置4之间设置有减摇臂5，减摇臂5能够对装置的横摇、纵摇运动进行减摇缓冲。
减摇臂5发挥减摇功能的一种作动方式：装置在荷载作用下发生纵摇运动，主浮体平台2由与水面平行逐渐向与水面呈一夹角倾斜，即一侧下沉，另一侧抬高，与此同时，垂荡装置4在惯性作用下保持原状态，第一从动臂503与水平液压臂502之间、第二从动臂504与垂荡板401之间的夹角发生变化，水平液压臂502被拉长或压缩，从而导致从动臂端的长度变化，由于伸缩弹簧505和减振器506的阻尼、缓冲作用，配合水平液压臂502和减振弹簧501，使主浮体平台2的倾斜趋势得到抑制，从而达到减摇效果。
并且借助该光伏发电平台的工作场景，即该装置多应用于海洋环境，在海上环境荷载作用下装置发生多自由度运动，该运动多为横摇、纵摇和垂荡，因此需要将三者结合在一起进行分析，才能实现装置所需的减摇、减荡的强稳定性效果，而水平液压臂502的另一端通过万向铰507向下倾斜铰接有第一从动臂503和第二从动臂504，其中第一从动臂503和第二从动臂504之间通过伸缩弹簧505进行弹性连接，而第二从动臂504的另一端通过球铰508和球铰基座5011与垂荡板401的顶部相互铰接，借助该连接方式有效的抑制因横摇、纵摇引起的上部结构倾斜，并运用多组铰接的方式将该振动重新传递至水平液压臂502方向，并借助水平液压臂502和减振弹簧501对其进行进一步的缓冲。
该装置结构稳定性高，减摇、减荡效果稳定，安全性高，同时通过各部件之间的相互配合共同对海上环境荷载作用下的摇、荡等运动进行自适应的调节，适应性更好，结构强度更高，并且具有在海上环境荷载作用下运动幅度小，稳定性能优良等优点。
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申请的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本申请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，本申请的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种强稳定性的漂浮式海上光伏发电平台，包括光伏组件铺设平台(1)，其特征在于，所述光伏组件铺设平台(1)顶部布设有光伏发电系统(6)，所述光伏组件铺设平台(1)的底部设有主浮体平台(2)，所述主浮体平台(2)的底部四角和中心处均通过卡扣设有吊索(3)，所述吊索(3)的底部通过卡扣设有垂荡装置(4)，所述主浮体平台(2)的底部阵列设有多组减摇臂(5)，所述减摇臂(5)的另一端底部与所述垂荡装置(4)的顶部相互铰接。
2.根据权利要求1所述一种强稳定性的漂浮式海上光伏发电平台，其特征在于：所述光伏组件铺设平台(1)由小截面防腐钢管支撑钢网架结构组成，所述主浮体平台(2)由空心钢管搭建而成。
3.根据权利要求1所述一种强稳定性的漂浮式海上光伏发电平台，其特征在于：所述光伏发电系统(6)由光伏组件和支架组成。
4.根据权利要求1所述一种强稳定性的漂浮式海上光伏发电平台，其特征在于：所述垂荡装置(4)包括钢管梁(402)，所述钢管梁(402)的顶部与所述吊索(3)的底部通过卡扣相连接，所述钢管梁(402)的内部均匀阵列设有多组支撑副梁(403)，多组所述支撑副梁(403)和所述钢管梁(402)之间设有垂荡板(401)。
5.根据权利要求4所述一种强稳定性的漂浮式海上光伏发电平台，其特征在于：所述钢管梁(402)和所述支撑副梁(403)均为空心或者实心的钢管或钢筋混凝土材料。
6.根据权利要求4所述一种强稳定性的漂浮式海上光伏发电平台，其特征在于：所述减摇臂(5)包括支撑底板(5010)，所述支撑底板(5010)的顶部与所述主浮体平台(2)的底部固定连接，所述支撑底板(5010)的底部均匀阵列设有多组卡环(509)，所述卡环(509)的内部设有水平液压臂(502)。
7.根据权利要求6所述一种强稳定性的漂浮式海上光伏发电平台，其特征在于：所述支撑底板(5010)为L型结构，所述水平液压臂(502)的一端设有减振弹簧(501)，所述减振弹簧(501)的另一端与所述支撑底板(5010)的竖直端固定连接，所述水平液压臂(502)的另一端设有万向铰(507)。
8.根据权利要求7所述一种强稳定性的漂浮式海上光伏发电平台，其特征在于：所述万向铰(507)的另一端铰接有第一从动臂(503)，所述第一从动臂(503)的另一端设有伸缩弹簧(505)，所述伸缩弹簧(505)的另一端设有第二从动臂(504)。
9.根据权利要求8所述一种强稳定性的漂浮式海上光伏发电平台，其特征在于：所述第二从动臂(504)的另一端设有减振器(506)，所述减振器(506)的另一端铰接有球铰(508)，所述球铰(508)的另一端底部设有球铰基座(5011)，所述球铰基座(5011)的底部与所述垂荡板(401)的顶部固定连接。
10.根据权利要求8所述一种强稳定性的漂浮式海上光伏发电平台，其特征在于：所述减摇臂(5)分布于所述主浮体平台(2)四边底部；或者所述减摇臂(5)对称分布于所述主浮体平台(2)相对的两边底部，且所述减摇臂(5)两两一组对称设置。
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| CN110450916A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-11-15 | 天津大学 | 一种抗风浪漂浮式海上光伏发电平台 |
| CN114932983A (zh) * | 2022-06-16 | 2022-08-23 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种海上漂浮式光伏平台 |
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