CN115772884A - 一种铰接固定式光伏平台 - Google Patents
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Abstract
一种铰接固定式光伏平台，其属于近海结构与光伏发电结构技术领域。它包括固定式海洋平台，固定安装在海洋平台上的支架和发电装置。固定式海洋平台包括四个子平台、铰接装置和耗能装置。子平台由单桩基础和四边形固定钢框架组成，单桩基础与框架之间通过斜撑连接。铰接装置在相邻两个子平台间，保证平台结构具有良好的整体性。耗能装置安放在铰接装置的上侧和下侧，有效的减小结构振动，提高疲劳寿命。海洋平台内支架被用于支撑发电装置。本发明中铰接固定式海上光伏平台由四个子平台构成，每个子平台单独成体，并通过铰链连接成为一个整体。平台通过布置振动控制装置，使平台具有更好的稳定性及更强的承受外部环境荷载的能力。
Description
技术领域
本发明涉及近海结构与光伏发电结构技术，特别涉及一种铰接固定式海上光伏平台。
背景技术
近年来，可再生能源由于其易获取、无污染及可再生等优势在我国越来越受到人们重视。其中人们对太阳能的开发和利用已经实现了规模化，并且逐渐成为我国新能源的行业的重要部分。但是，随着国内陆上光伏产业的发展，以大面积光伏发电站为主的发展模式也慢慢暴露出不少的问题，例如光伏发电设备占地面积大，光资源好的地区人员密集等。这些问题都制约了太阳能光伏发电的发展。
针对太阳能光伏发电在陆上所遇到的问题，将发电的地理位置从陆地迁到湖水、海洋中成为了一种可行的方案。同时，光伏发电板通过支架安装在水上可以避免发电装置温度过高，太阳能向电能的转换效率大大提升。此外，在湖水、海洋上建立光伏电站，可以使闲杂的人员和动物难远离光伏发电装置，更好的保护了发电装置，延长其使用年限。
目前，我国已经在水塘、小型湖泊上实现太阳能光伏发电，并且具备一定规模。但是封闭水域面积不足仍是主要问题。因此，太阳能光伏发电向近海乃至深海的发展已成为必然趋势。海洋上的外部环境不同于水塘、湖泊，这意味着光伏发电装置及支撑的海洋平台需要面临更恶劣的环境条件，具有更高的设计要求。为此，本发明提出了一种铰接固定式海上光伏平台。
发明内容
针对目前海上光伏设计的难题，本发明公开了一种铰接固定式海上光伏平台，其结构受力合理，具有较好的稳定性及较强的承受外部环境荷载的能力。所述平台具有良好的经济效益和简便的施工，为光伏发电从陆地到海上的实施提出一种可靠的方案。
本发明采用的技术方案为：一种铰接固定式海上光伏平台，它包括发电装置；其特征在于：固定式海洋平台包括四个子平台，相邻子平台的端点处设置铰接装置和耗能装置；
所述子平台采用钢框架内设置横梁和纵梁，子平台的中心处固定在单桩基础上，单桩基础与钢框架之间设置用于加固的单桩斜撑；
所述子平台间上设置支架，支架包括立柱和发电装置斜撑，发电装置斜撑的一端设置立柱的顶端，另一端设置在钢框架或横梁上；发电装置斜撑上支撑发电装置；
相邻的两个子平台的端点处通过铰接装置连成一体，铰接装置采用第一固定支座固定在第一子平台上，第二固定支座固定在第二子平台上，第一固定支座与第二固定支座之间通过球关节轴承铰接；
所述铰接装置的上方和下方分别对角交叉设置两组耗能装置，耗能装置采用两根铁丝分别通过夹头连接一根SMA丝的两端，SMA丝为Ti-Ni形状记忆合金丝。所述耗能装置的一根铁丝固定在一个子平台上，另一根铁丝固定在子平台相邻的另一个子平台上。
所述发电装置斜撑分为以立柱为中心对称分布的第一斜撑和第二斜撑。
对角交叉设置的两组耗能装置在SMA丝的中心处交叉。SMA丝的直径1mm。
所述发电装置斜撑与横梁的夹角根据固定式海上光伏平台所处海域的经度、纬度确定，采用使对称设置的发电装置一年获得最大太阳能年辐射量的倾角。
所述单桩基础为钢制空心柱状结构，单桩斜撑是经过防腐处理的空心钢管，立柱和发电装置斜撑由空心钢管构成。
每根纵梁在横梁长度的中心位置，并在形成的十字交点处进行焊接；单桩基础上部与四边形固定钢框架内的横梁、纵梁的十字交点焊接成一个整体。
所述单桩基础通过单桩斜撑与钢框架的四条边框进行连接，焊接位置在边框长度的中点与单桩基础的中部、边框的四个端点与单桩基础的上部。
一种铰接固定式海上光伏平台包括固定式海洋平台、固定安装在海洋平台的支架和发电装置。所述的固定式海洋平台包括四个子平台、铰接装置和耗能装置。所述的子平台通过铰接装置连接，保证平台结构具有良好的整体性。所述的子平台由单桩基础和四边形固定钢框架组成，单桩基础与框架之间通过斜撑连接。所述的耗能装置安放在所述的铰接装置的上侧和下侧。所述海洋平台内支架被用于支撑发电装置。
所述的子平台单桩基础为空心柱状钢管结构；所述的单桩基础上部与所述的四边形固定钢框架焊接在一起。
所述的子平台四边形固定钢框架为经过防腐处理的空心钢管框架；所述的四边形固定钢框架内设有横梁、纵梁；所述的横梁和纵梁为支架和发电装置提供支撑。
所述的铰接装置为球轴承式固定铰接装置；所述的铰接装置布置于两个子平台的钢框架之间，相邻的两个子平台设置两个铰接装置。
所述的固定式海洋平台包括的耗能装置采用对角线相连的布置方式；所述的耗能装置选用SMA耗能装置。
所述固定在海洋平台上的支架包括立柱和斜撑；所述的斜撑均与所述的钢框架的横梁有一定夹角；所述的海洋平台上的支架为发电装置提供支撑。
与现有的技术相比，本发明具有以下优势：
（1）发明了一种铰接固定式海上光伏平台，为光伏发电从传统的陆地到未来的海上提出了一种可行的方案。
（2）本发明的固定式海洋平台由四个子平台通过铰连接在一起。整体平台较单一平台受力更加合理，具有更好的稳定性及更强的承受外部环境荷载的能力，为今后固定式海上光伏平台的设计奠定基础。
（3）所述方案采用单桩基础，可以有效的降低了设计和施工成本，而且平台与平台之间采用铰接方式，平台更加稳定，对工作人员行动十分友好，安全性更高。
（4）本发明的固定式海洋平台安装有SAM耗能装置。SMA耗能装置因为其耗能能力强，制作容易，良好的变形恢复力等优点，在各个领域控制结构振方面被广泛应用。固定式海洋平台通过设计耗能装置，降低在复杂环境荷载作用下的动力反应，提高结构疲劳寿命。
附图说明
图1是本发明的铰接固定式海上光伏平台的总立体图。
图2是本发明铰接固定式海上光伏平台的侧视图。
图3是本发明铰接固定式海上光伏平台的俯视图。
图4是图3中A的放大图。
图5是本发明铰接固定式海上光伏平台的海洋平台示意图。
图6是本发明耗能装置在铰接装置上分布图。
图7是本发明SMA耗能装置结构示意图。
图中：1、固定式海洋平台，2、支架，3、发电装置，4、铰接装置，4a、第一固定支座，4b、第二固定支座，5、耗能装置，6、子平台，6a、第一子平台，6b、第二子平台，7、钢框架，8、单桩基础，9、单桩斜撑，10、横梁，11、纵梁，12、铁丝，13、夹头，14、SMA丝，15、立柱，16、发电装置斜撑，17、第一斜撑，18、第二斜撑，19、球关节轴承。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对铰接固定式海上光伏平台进行清晰、详细的介绍。
固定式海洋平台包括四个子平台、铰接装置和耗能装置。子平台由单桩基础和四边形固定钢框架组成，单桩基础与框架之间通过斜撑连接。铰接装置在相邻两个子平台间，保证平台结构具有良好的整体性。耗能装置安放在铰接装置的上侧和下侧，有效的减小结构振动，提高疲劳寿命。海洋平台内支架被用于支撑发电装置。本发明中铰接固定式海上光伏平台由四个子平台构成，每个子平台单独成体，并通过铰链连接成为一个整体。平台通过布置振动控制装置，使平台具有更好的稳定性及更强的承受外部环境荷载的能力。
如附图1到图7所示，一种铰接固定式海上光伏平台，包括固定式海洋平台1，固定在海洋平台上的支架2，发电装置3。固定式海洋平台包括四个子平台、铰接装置4和耗能装置5。子平台6由四边形固定钢框架7和单桩基础8组成，钢框架7与单桩基础8之间通过斜撑9连接。
四边形固定钢框架7为经过防腐处理的空心钢管框架；四边形固定钢框架内部设有经过防腐处理的空心钢管的横梁10和纵梁11，并将框架7与横梁10、纵梁11焊接成整体；横梁10在四边形固定钢框架7内部等间距分布；每根纵梁11在横梁10长度的中心位置，并在形成的十字交点处进行焊接。
单桩基础7为钢制空心柱状结构；每个子平台6具有一根单桩基础7；单桩基础7上部与四边形固定钢框架8内横梁10、纵梁11的十字交点焊接成一个整体；斜撑9是经过防腐处理的空心钢管，单桩基础7通过斜撑9与钢框架8的四条边框进行连接，焊接位置在边框长度的中点、边框的四个端点以及单桩基础7的中上部两个不同位置。
铰接式固定式海洋平台1由四个子平台6通过铰接装置4接成为一个整体；铰接装置4采用球关节轴承19的固定铰接装置，两端采用固定支座与相邻子平台6的四边形固定钢框架7之间连接，中间安装球关节轴承19；铰接装置4的材料选用高强度耐磨材料；铰接装置4的位置分别布置在四边形固定钢框架7边框的四个端点，并且两个子平台在相邻位置共同使用一个铰球关节轴承19进行连接；铰接装置4使四个子平台之间进行柔性连接，并成为一个整体；铰接装置4形成的固定式海洋平台1受力合理，在环境荷载作用下具有良好的动力性能。
耗能装置5由铁丝12、夹头13、SMA丝14组成；SMA丝14由直径1mm的Ti-Ni形状记忆合金丝构成；两根铁丝12、两个夹头13、一根SMA丝14串联成为一个耗能装置5；耗能装置5布置在每个铰接装置4的上侧、下侧；铰接装置4上侧、下侧的布置方式为对角两个端点共用一个SMA耗能装置5，同一个，铰接装置4上的两根耗能装置5在铰接装置中心形成交叉。所述耗能装置的一根铁丝固定在一个子平台上，另一根铁丝固定在子平台相邻的另一个子平台上。
固定在海洋平台1上的支架2由立柱15和斜撑16组成，立柱和斜撑均由空心钢管构成；斜撑16的顶端与立柱15顶端焊接，斜撑16下端和立柱15下端均与横梁10焊接，同时第一斜撑17和第二斜撑18关于立柱对称；斜撑16与横梁10的夹角根据固定式海上光伏平台所处海域的经度、纬度确定，最佳倾角为使对称太阳能光伏板一年获得最大太阳能年辐射量的倾角；发电装置3的太阳能光伏板对称放置在由斜撑16和立柱15组成的支架上；支撑同一太阳能光伏板的两个支架2的距离按照光伏板尺寸确定；发电装置3关于立柱对称安装，太阳能板最大程度的获得辐射量。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述实施方式。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的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种铰接固定式海上光伏平台，它包括发电装置（3）；其特征在于：固定式海洋平台（1）包括四个子平台（6），相邻子平台（6）的端点处设置铰接装置（4）和耗能装置（5）；
所述子平台（6）采用钢框架（7）内设置横梁（10）和纵梁（11），子平台（6）的中心处固定在单桩基础（8）上，单桩基础（8）与钢框架（7）之间设置用于加固的单桩斜撑（9）；
所述子平台（6）上设置支架（2），支架（2）包括立柱（15）和发电装置斜撑（16），发电装置斜撑（16）的一端设置立柱（15）的顶端，另一端设置在钢框架（7）或横梁（10）上；发电装置斜撑（16）上支撑发电装置（3）；
相邻的两个子平台的端点处通过铰接装置连成一体，铰接装置采用第一固定支座固定在第一子平台上，第二固定支座固定在第二子平台上，第一固定支座与第二固定支座之间通过球关节轴承铰接，第一子平台与第二子平台是相邻的；
所述铰接装置（4）的上方和下方分别对角交叉设置两组耗能装置（5），耗能装置（5）采用两根铁丝（12）分别通过夹头（13）连接一根SMA丝（14）的两端，SMA丝（14）为Ti-Ni形状记忆合金丝；所述耗能装置的一根铁丝固定在一个子平台上，另一根铁丝固定在子平台相邻的另一个子平台上。
2.根据权利要求1所述的一种铰接固定式海上光伏平台，其特征在于：所述发电装置斜撑（16）分为以立柱（15）为中心对称分布的第一斜撑（17）和第二斜撑（18）。
3.根据权利要求1所述的一种铰接固定式海上光伏平台，其特征在于：对角交叉设置的两组耗能装置（5）在SMA丝（14）的中心处交叉，SMA丝（14）的直径为1mm。
4.根据权利要求1所述的一种铰接固定式海上光伏平台，其特征在于：所述发电装置斜撑（16）与横梁（10）的夹角根据固定式海上光伏平台所处海域的经度、纬度确定，采用使对称设置的发电装置（3）一年获得最大太阳能年辐射量的倾角。
5.根据权利要求1所述的一种铰接固定式海上光伏平台，其特征在于：所述单桩基础（7）为钢制空心柱状结构，单桩斜撑（9）是经过防腐处理的空心钢管，立柱（15）和发电装置斜撑（16）由空心钢管构成。
6.根据权利要求1所述的一种铰接固定式海上光伏平台，其特征在于：每根纵梁（11）在横梁（10）长度的中心位置，并在形成的十字交点处进行焊接；单桩基础（7）上部与四边形固定钢框架（8）内的横梁（10）、纵梁（11）的十字交点焊接成一个整体。
7.根据权利要求1所述的一种铰接固定式海上光伏平台，其特征在于：所述单桩基础（7）通过单桩斜撑（9）与钢框架（8）的四条边框进行连接，焊接位置在边框长度的中点与单桩基础（7）的中部、边框的四个端点与单桩基础（7）的上部。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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