CN115800888B - 一种基于翼型仿生的具有良好抗风性能的海上光伏装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种基于翼型仿生的具有良好抗风性能的海上光伏装置，包括伸缩式支撑腿、翼型光伏支架和光伏板组件，多个伸缩式支撑腿通过转动连接件连接在翼型光伏支架底部，伸缩式支撑腿的底部连接在海上结构物上，光伏板组件通过多个固定连接件连接在翼型光伏支架上。本发明的翼型光伏支架在遭受海风时具有良好的空气动力学性能，能减少迎风端由分离产生的颤振现象和尾流区由漩涡脱落引起的涡激振动，防止结构出现断裂失效，同时也能在一定程度上维持装置的结构稳定和避免出现倾覆。本发明可以调节光伏板的高度和角度，进而调节整个光伏装置的受风角度，使得光伏装置能够应对更加复杂多变的海上气候条件。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种基于翼型仿生的具有良好抗风性能的海上光伏装置。
背景技术
我国能源消耗量巨大，同时作为发展中国家，面临着经济发展与环境保护这两者的平衡问题。而传统化石能源储量有限，在使用过程中对于环境的污染较严重，于是寻找一种污染更小、具有可再生性的新型能源成为了一种大力倡导的方案。
光伏发电作为一种新型能源已经在我国西北部陆地广泛使用，相关技术也较为成熟。但我国主要的用电负荷中心多集中在东部地区，由西北地区产出的电能很难运输到达东部地区，而东部地区由于土地资源有限，难以开展陆上光伏，因此我国陆上光伏的发展受到限制，许多研究人员开始把眼光投向海上光伏领域。
海上光伏不占用土地资源，且易于向东部沿海区域输送电力，具有很大的发展前景。但海上光伏相关技术发展并不成熟，目前依然有许多技术困难未能很好的解决，例如海上的风载荷作用会使光伏装置出现结构破坏，甚至出现倾覆，影响光伏发电的有效性，同时海水也会对光伏装置产生腐蚀效果。自然界中鸟类在飞行过程中非常平稳，原因是其翼型具有良好的空气动力学性能，现从翼型仿生的角度，寻找一种具有良好抗风性能的海上光伏装置。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种基于翼型仿生的具有良好抗风性能的海上光伏装置，该装置能够利用其翼型仿生构造有效降低海风对整体结构的影响。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种基于翼型仿生的具有良好抗风性能的海上光伏装置，包括伸缩式支撑腿、翼型光伏支架和光伏板组件，多个伸缩式支撑腿通过转动连接件连接在翼型光伏支架底部，伸缩式支撑腿的底部连接在海上结构物上，光伏板组件通过多个固定连接件连接在翼型光伏支架上。
进一步的，翼型光伏支架包括光伏支架和翼型结构，翼型结构设置在光伏支架的一端，光伏支架上设有用于放置光伏板组件的凹槽。
进一步的，凹槽底部均匀设有多个通孔。
进一步的，光伏板组件包括框架和光伏板，光伏板安装在框架内。
进一步的，伸缩式支撑腿包括液压伸缩杆、平面底座和连接端，平面底座设置在液压伸缩杆底部，连接端设置在液压伸缩杆顶部。
进一步的，平面底座上设有螺栓孔，平面底座通过螺栓固定连接在海上结构物上。
进一步的，连接端上设有螺栓孔，连接端通过螺栓转动连接在转动连接件上。
进一步的，转动连接件为双耳座，双耳座包括底板和连接在底板上的两个耳板，底板通过螺栓固定连接在翼型光伏支架底部，连接端通过螺栓转动连接在两个耳板之间。
进一步的，固定连接件为折弯连接件，折弯连接件包括依次垂直连接的第一连接板、第二连接板和第三连接板，第一连接板通过螺栓固定连接在框架的顶面上，第二连接板通过螺栓固定连接在框架的侧面上，第三连接板通过螺栓固定连接在凹槽底面上。
进一步的，折弯连接件为一体成型结构。
总的说来，本发明具有如下优点。
一、本发明的翼型光伏支架在遭受海风时具有良好的空气动力学性能，能减少迎风端由分离产生的颤振现象和尾流区由漩涡脱落引起的涡激振动，防止结构出现断裂失效，同时也能在一定程度上维持装置的结构稳定和避免出现倾覆。
二、本发明通过液压伸缩杆可以调节翼型光伏支架的高度，调节光伏板的高度；通过转动连接件可以调节翼型光伏支架的角度，调节光伏板的角度，进而调节整个光伏装置的受风角度，使得光伏装置能够应对更加复杂多变的海上气候条件。
三、本发明通过液压伸缩杆可以调节翼型光伏支架的高度，使得光伏板与海平面保持一定的高度距离，使得光伏板免于与海水直接接触，有效避免了海水对光伏板的侵蚀影响，提高了光伏发电的有效性。
四、本发明的光伏板组件放置在光伏支架的凹槽中，凹槽底部设有多个通孔，使得光伏支架具有良好的散热性能，便于光伏板散热，能够在一定程度上降低光伏板的温度，提高整个装置的发电效率。
五、本发明能够固定在海上结构物如海上风电平台上，进一步推进海洋能源综合利用的发展，同时本装置也可以固定在陆地上，工程应用范围广，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的底面结构示意图。
图3是本发明的侧面结构示意图。
图4是本发明的翼型光伏支架的结构示意图。
图5是本发明的双耳座的结构示意图。
图6是本发明的折弯连接件的结构示意图。
其中：1为伸缩式支撑腿，1-1为液压伸缩杆，1-2为平面底座，1-3为连接端，2为双耳座，2-1为底板，2-2为耳板，3为翼型光伏支架，3-1为光伏支架，3-1-1为凹槽，3-1-2为通孔，3-2为翼型结构，4为折弯连接件，4-1为第一连接板，4-2为第二连接板，4-3为第三连接板，5为光伏板组件，5-1为光伏板，5-2为框架。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
如图1至图3所示，一种基于翼型仿生的具有良好抗风性能的海上光伏装置，包括伸缩式支撑腿、翼型光伏支架和光伏板组件，多个伸缩式支撑腿通过转动连接件连接在翼型光伏支架底部，伸缩式支撑腿的底部连接在海上结构物上，光伏板组件通过多个固定连接件连接在翼型光伏支架上。
在本实施方式中，伸缩式支撑腿的数量为四个，四个伸缩式支撑腿均通过转动连接件连接在翼型光伏支架底部；固定连接件的数量为四个，光伏板组件通过四个固定连接件连接在翼型光伏支架上。
如图1至图4所示，翼型光伏支架包括光伏支架和翼型结构，翼型结构设置在光伏支架的一端，光伏支架上设有用于放置光伏板组件的凹槽。在本实施方式中，翼型结构为模块化结构，可以直接针对常规的光伏支架进行安装。光伏板组件包括框架和光伏板，光伏板安装在框架内，框架和光伏板均位于凹槽中。
如图4所示，凹槽底部均匀设有多个通孔。光伏板组件放置在光伏支架的凹槽中，凹槽底部均匀设有多个通孔，使得光伏支架具有良好的散热性能，便于光伏板散热，能够在一定程度上降低光伏板的温度，提高整个装置的发电效率。
如图3所示，伸缩式支撑腿包括液压伸缩杆、平面底座和连接端，平面底座设置在液压伸缩杆底部，平面底座上设有螺栓孔，平面底座通过螺栓固定连接在海上结构物上；连接端设置在液压伸缩杆顶部，连接端上设有螺栓孔，连接端通过螺栓转动连接在转动连接件上。
通过液压伸缩杆可以调节翼型光伏支架的高度，调节光伏板的高度；通过转动连接件可以调节翼型光伏支架的角度，调节光伏板的角度，进而调节整个光伏装置的受风角度，使得光伏装置能够应对更加复杂多变的海上气候条件。
通过液压伸缩杆可以调节翼型光伏支架的高度，使得光伏板与海平面保持一定的高度距离，使得光伏板免于与海水直接接触，有效避免了海水对光伏板的侵蚀影响，提高了光伏发电的有效性。
如图3和图5所示，转动连接件为双耳座，双耳座包括底板和连接在底板上的两个耳板，底板通过螺栓固定连接在翼型光伏支架底部，连接端通过螺栓转动连接在两个耳板之间。
如图1和图6所示，固定连接件为折弯连接件，折弯连接件包括依次垂直连接的第一连接板、第二连接板和第三连接板，第一连接板通过螺栓固定连接在框架的顶面上，第二连接板通过螺栓固定连接在框架的侧面上，第三连接板通过螺栓固定连接在凹槽底面上。在本实施方式中，折弯连接件为一体成型结构。通过折弯连接件，可以将光伏板组件固定连接在翼型光伏支架上。
本发明的工作原理如下。
对于常规的光伏装置来说，风载荷作用在有倾角的光伏板上，流动可能存在高程度的分离，其中迎风分离点处产生的大尺度分离泡可覆盖整个光伏板表面，形成与气动翼失速相似的流态特征，引发颤振；尾流区则存在显著的漩涡脱落现象，诱发涡激振动，风致振动是引起海上光伏断裂失效的主要诱因。
而本发明的光伏装置，气流由翼型光伏支架平面端进入，在流动分离和层流湍流过渡中能更好地应对阵风的干扰和自由流湍流变化，减少迎风分离处由分离产生的颤振现象和尾流区由漩涡脱落引起的涡激振动，防止结构出现断裂失效，同时也能在一定程度上维持装置的结构稳定和避免出现倾覆。
总的说来，本发明的翼型光伏支架在遭受海风时具有良好的空气动力学性能，能减少迎风端由分离产生的颤振现象和尾流区由漩涡脱落引起的涡激振动，防止结构出现断裂失效，同时也能在一定程度上维持装置的结构稳定和避免出现倾覆。本发明通过液压伸缩杆可以调节翼型光伏支架的高度，调节光伏板的高度；通过转动连接件可以调节翼型光伏支架的角度，调节光伏板的角度，进而调节整个光伏装置的受风角度，使得光伏装置能够应对更加复杂多变的海上气候条件。本发明通过液压伸缩杆可以调节翼型光伏支架的高度，使得光伏板与海平面保持一定的高度距离，使得光伏板免于与海水直接接触，有效避免了海水对光伏板的侵蚀影响，提高了光伏发电的有效性。本发明的光伏板组件放置在光伏支架的凹槽中，凹槽底部设有多个通孔，使得光伏支架具有良好的散热性能，便于光伏板散热，能够在一定程度上降低光伏板的温度，提高整个装置的发电效率。本发明能够固定在海上结构物如海上风电平台上，进一步推进海洋能源综合利用的发展，同时本装置也可以固定在陆地上，工程应用范围广，具有广阔的应用前景。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于翼型仿生的具有良好抗风性能的海上光伏装置，其特征在于：包括伸缩式支撑腿、翼型光伏支架和光伏板组件，多个伸缩式支撑腿通过转动连接件连接在翼型光伏支架底部，伸缩式支撑腿的底部连接在海上结构物上，光伏板组件通过多个固定连接件连接在翼型光伏支架上；翼型光伏支架包括光伏支架和翼型结构，翼型结构设置在光伏支架的一端，光伏支架上设有用于放置光伏板组件的凹槽；凹槽底部均匀设有多个通孔；光伏板组件包括框架和光伏板，光伏板安装在框架内；翼型结构固定在光伏支架的背风侧，翼型结构的底面与光伏支架的底面位于同一平面，翼型结构整体呈直角三角形状，翼型结构包括向下的倾斜面，倾斜面的前端设有弧形的倒角；气流由翼型光伏支架平面端进入，并流经翼型结构，在流动分离和层流湍流过渡中能应对阵风的干扰和自由流湍流变化，减少迎风分离处由分离产生的颤振现象和尾流区由漩涡脱落引起的涡激振动，防止光伏装置出现断裂失效。
2.根据权利要求1所述的一种基于翼型仿生的具有良好抗风性能的海上光伏装置，其特征在于：伸缩式支撑腿包括液压伸缩杆、平面底座和连接端，平面底座设置在液压伸缩杆底部，连接端设置在液压伸缩杆顶部。
3.根据权利要求2所述的一种基于翼型仿生的具有良好抗风性能的海上光伏装置，其特征在于：平面底座上设有螺栓孔，平面底座通过螺栓固定连接在海上结构物上。
4.根据权利要求2所述的一种基于翼型仿生的具有良好抗风性能的海上光伏装置，其特征在于：连接端上设有螺栓孔，连接端通过螺栓转动连接在转动连接件上。
5.根据权利要求4所述的一种基于翼型仿生的具有良好抗风性能的海上光伏装置，其特征在于：转动连接件为双耳座，双耳座包括底板和连接在底板上的两个耳板，底板通过螺栓固定连接在翼型光伏支架底部，连接端通过螺栓转动连接在两个耳板之间。
6.根据权利要求1所述的一种基于翼型仿生的具有良好抗风性能的海上光伏装置，其特征在于：固定连接件为折弯连接件，折弯连接件包括依次垂直连接的第一连接板、第二连接板和第三连接板，第一连接板通过螺栓固定连接在框架的顶面上，第二连接板通过螺栓固定连接在框架的侧面上，第三连接板通过螺栓固定连接在凹槽底面上。
7.根据权利要求6所述的一种基于翼型仿生的具有良好抗风性能的海上光伏装置，其特征在于：折弯连接件为一体成型结构。
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