CN116062106A - 一种海上漂浮式光伏系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种海上漂浮式光伏系统，包括柔性漂浮光伏平台和多组系泊单元；系泊单元包括固定连接在水底的桩基，用于提供浮力的浮力组件，以及张力传递缆绳和缆绳变向部件；柔性漂浮光伏平台包括由多根横向缆绳和多根纵向缆绳横纵相交组成的漂浮网和固定连接在漂浮网上的浮力单元，张力传递缆绳的一端连接在柔性漂浮光伏平台的外周，另一端经过缆绳变向部件改变方向后与浮力组件连接，桩基的上部与缆绳变向部件的下部相连；多组系泊单元均设置在柔性漂浮光伏平台的外围，通过各系泊单元在多个方向上对所述柔性漂浮光伏平台的外围提供向外的拉力，将所述柔性漂浮光伏平台在海面上柔性展开。

Description

一种海上漂浮式光伏系统

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种海上漂浮式光伏系统。

背景技术

在碳达峰、碳中和大背景下，光伏发电系统向着深远海区域发展；海上漂浮式光伏所受到的波浪荷载十分复杂且极端海况频发，常规漂浮式光伏结构系统通常分为基于石油行业传统的漂浮式结构的刚性漂浮光伏平台(即建造一个大型的刚性结构体，将光伏组件安装于该结构体的表面)和柔性漂浮光伏平台；

现有的刚性漂浮光伏平台为了能够抵抗海上的风浪，需要具备极高的强度和极大的刚度，所以通常采用钢材质；由于光伏组件的能量密度较低，需要使用大量的光伏组件，使得支撑光伏组件的刚性漂浮光伏平台用钢量巨大，其建造周期长、运输成本高、人工成本高，且现有的刚性漂浮光伏平台的建设规模大小还会受其自重因素限制，使得采用刚性漂浮光伏平台的海上光伏发电系统的经济效益非常低；

而现有的柔性漂浮光伏平台多采用高分子聚合物浮体单元拼接成大面积光伏阵列，各个浮体单元之间通过活动拼接(通常为铰接)，浮体外端采用锚链固定，使得柔性漂浮光伏平台整体呈现柔性，能够适应海面的波动，随海面波浪运动，降低了对柔性漂浮光伏平台的各个浮体单元的强度要求和刚度要求，相对于刚性漂浮光伏平台有效的避免了大型刚性结构体的建造，降低了海上光伏系统建设的成本，且柔性漂浮光伏平台受其自重因素限制较小，最大建设规模相较于刚性漂浮光伏平台更大，但现有的柔性漂浮光伏平台本质上属于多个刚性结构(即浮体单元)柔性拼接而成，各浮体单元之间连接区域较为脆弱，在极端海况下，柔性漂浮光伏平台的各浮体单元之间常会因为相对运动过大而造成浮体单元之间的连接区域的损坏(通常即各浮体单元之间的铰接连接区域的损坏)，甚至进而造成柔性漂浮光伏平台解体。

发明内容

本发明通过提供一种海上漂浮式光伏系统，解决现有技术中的柔性漂浮光伏平台本质上属于多个刚性结构柔性拼接而成，各浮体单元之间连接区域较为脆弱，在极端海况下，柔性漂浮光伏平台的各浮体单元之间常会因为相对运动过大而造成浮体单元之间的连接区域的损坏(通常即各浮体单元之间的铰接连接区域的损坏)，甚至进而造成柔性漂浮光伏平台的解体的技术问题。

本发明采用的技术方案是：一种海上漂浮式光伏系统，包括柔性漂浮光伏平台和多组系泊单元；

所述系泊单元包括固定连接在水底的桩基，用于提供浮力的浮力组件，以及张力传递缆绳和缆绳变向部件；所述张力传递缆绳的一端连接在所述柔性漂浮光伏平台的外周，另一端经过缆绳变向部件改变方向后与所述浮力组件连接，所述桩基的上部与所述缆绳变向部件的下部相连，将所述缆绳变向部件约束在水体内一定深度；

所述柔性漂浮光伏平台包括漂浮网和固定连接在所述漂浮网上的浮力单元，所述浮力单元用于为所述漂浮网提供浮力；

所述漂浮网包括多根横向缆绳和多根纵向缆绳横纵交互连接，所述漂浮网用于安装光伏板；

多组所述系泊单元均设置在所述柔性漂浮光伏平台的外围，用于固定所述柔性漂浮光伏平台，并将所述柔性漂浮光伏平台柔性展开。

通过上述技术方案，使所述张力传递缆绳的一端连接在所述柔性漂浮光伏平台的外周，另一端经过缆绳变向部件改变方向后与浮力组件连接，所述浮力组件整体淹没在水中，利用各所述系泊单元为所述柔性漂浮光伏平台提供系泊力；当潮位变化引起所述柔性漂浮光伏平台上下移动时，通过缆绳及定滑轮机构可使水中的浮力气囊高度也随之上下变化，保证为所述柔性漂浮光伏平台提供稳定的系泊力；而在极端海况下，所述柔性漂浮光伏平台随海面波浪剧烈运动时，各所述系泊单元既能够为所述柔性漂浮光伏平台提供稳定的系泊力，同时还能使所述漂浮网在受到波浪载荷而变形时，能够通过各所述系泊单元在多个方向上对所述漂浮网的外围提供向外的拉力，将所述柔性漂浮光伏平台维持在展开的姿态；

通过将所述柔性漂浮光伏平台设置为包括多根所述横向缆绳和多根所述纵向缆绳横纵交互连接的所述漂浮网，使得所述柔性漂浮光伏平台相对于现有的柔性漂浮光伏平台在同等建设规模下的自重更轻，且整个所述柔性漂浮光伏平台的骨架由包括多根所述横向缆绳和多根所述纵向缆绳横纵交互连接的所述漂浮网构成，使整个所述柔性漂浮光伏平台成为了一个柔性整体结构，不再是现有技术中，柔性漂浮光伏平台由各个浮体单元之间通过活动拼接而成，解决了现有的柔性漂浮光伏平台本质上属于多个刚性结构柔性拼接而成，各浮体单元之间连接区域较为脆弱，在极端海况下，现有的柔性漂浮光伏平台的各浮体单元之间常会因为相对运动过大而造成浮体单元之间的连接区域的损坏，甚至进而造成柔性漂浮光伏平台解体的技术问题，且使得本发明所提供的所述柔性漂浮光伏平台的最大建造面积相对于现有的柔性漂浮光伏平台能够更大。

进一步的，所述桩基采用螺旋桩。

进一步的，所述缆绳变向部件采用定滑轮，所述定滑轮的基座固定在所述桩基上，所述张力传递缆绳从所述定滑轮的滑轮槽内绕过。

进一步的，所述柔性漂浮光伏平台还包括多组安装组件，所述安装组件包括安装板和设置在所述安装板的下部的多个支脚，所述安装板的上表面用于固定安装所述光伏板，所述安装板通过所述支脚连接在所述漂浮网上。

通过设置所述安装板和所述支脚，利用所述支脚的抬高作用，能够减少光伏板受到波浪的拍击，避免光伏板长期与海水直接接触，造成海水腐蚀，降低发电效率。

进一步的，各所述安装组件呈矩形阵列状排列在所述漂浮网上。

进一步的，多个所述支脚对称设置在所述安装板的下表面的两侧。

进一步的，所述支脚的第一端均固定连接在所述安装板的下部，所述安装板一侧的各所述支脚的第二端均连接在同一根所述横向缆绳上，所述安装板对侧的各所述支脚的第二端均连接在相邻的另一根所述横向缆绳上，或者所述安装板一侧的各所述支脚的第二端均连接在同一根所述纵向缆绳上，所述安装板对侧的各所述支脚的第二端均连接在相邻的另一根所述纵向缆绳上。

进一步的，所述安装组件的各所述支脚若铰接连接在所述横向缆绳上，则该所述安装组件的各所述支脚与所述横向缆绳的连接点均位于相邻的两条所述纵向缆绳之间；所述安装组件的各所述支脚若铰接连接在所述纵向缆绳上，则该所述安装组件的各所述支脚与所述纵向缆绳的连接点均位于相邻的两条所述横向缆绳之间。

进一步的，所述浮力单元包括多个浮筒，所述浮筒套设在所述横向缆绳或所述纵向缆绳上；所述浮筒位于所述安装组件与所述横向缆绳相邻的两个连接点之间，或者所述浮筒位于所述安装组件与所述纵向缆绳相邻的两个连接点之间。

通过上述技术方案，使所述浮筒位于所述安装组件与所述横向缆绳相邻的两个连接点之间，或者所述浮筒位于所述安装组件与所述纵向缆绳相邻的两个连接点之间。利用所述浮筒在整体上为所述漂浮网提供浮力的同时，也在局部区域，使所述浮筒能够对临近的所述支脚和对应的所述安装板提供稳定的浮力。

进一步的，各所述支脚的第二端均设置有套筒，所述支脚的第二端与所述套筒的外周面固定连接，所述套筒均套设在所述横向缆绳或所述纵向缆绳上，且所述套筒能够沿其所套设的所述横向缆绳或所述纵向缆绳轴向往复滑动。

通过设置所述套筒，使所述套筒能够沿其所套设的所述横向缆绳或所述纵向缆绳轴向往复滑动；通过这样的结构组合形式，使得水面的波浪荷载尽可能由所述横向缆绳或所述纵向缆绳承受，保证所述安装组件的稳定性，进而提高安装在所述安装组件上的光伏板的安全性和平稳性。

进一步的，所述海上漂浮式光伏系统还包括设置在所述柔性漂浮光伏平台上的避险装置，所述避险装置用于带动所述柔性漂浮光伏平台下潜至水体内，或带动下潜至水体内的所述柔性漂浮光伏平台上浮。

通过设置所述避险装置，使得本发明所提供的海上漂浮式光伏系统在极端海况下，能够通过所述避险装置，将所述柔性漂浮光伏平台整体下潜至海平面以下，以避免剧烈的波浪拍击对安装在所述柔性漂浮光伏平台上的光伏板造成破坏，使得本发明所提供的海上漂浮式光伏系统具备了在极端海况下的紧急避险功能。

进一步的，所述浮力单元包括平行设置的两个第一浮力气囊，所述漂浮网固定连接在两个所述第一浮力气囊之间；多个所述系泊单元对称布置在两个所述第一浮力气囊的外侧；

所述系泊单元的所述张力传递缆绳均与其同侧的所述第一浮力气囊固定连接。

通过设置两个所述第一浮力气囊，利用两个所述第一浮力气囊与所述漂浮网之间的固定连接，维持所述漂浮网在平行于所述第一浮力气囊方向上的展开；

再将所述系泊单元的所述张力传递缆绳均与其同侧的所述第一浮力气囊固定连接，利用各个所述系泊单元传递给两个所述第一浮力气囊的拉力，将两个所述第一浮力气囊拉开，即可实现所述漂浮网在垂直于所述第一浮力气囊方向上的展开，进而实现对整个所述漂浮网的展开。

进一步的，所述避险装置包括固定连接在所述漂浮网上的动力囊；所述动力囊的外部固定连接有配重块；

所述动力囊外接水路系统和气路系统，所述水路系统和所述气路系统用于调节所述动力囊内部的海水与空气的比例，以调节所述动力囊的平均密度，使得所述动力囊下潜或上浮。

通过在所述动力囊的外部固定连接配重块，以增大动力囊的平均密度；再利用所述水路系统和所述气路系统调节所述动力囊内部的海水与空气的比例，以调节所述动力囊的平均密度，在所述动力囊的平均密度上升，使得所述动力囊和所述柔性漂浮光伏平台的整体平均密度大于海水密度后，所述动力囊即可带动整个所述柔性漂浮光伏平台缓慢下潜，直至全部没入水面，而在此过程中，所述系泊单元通过所述缆绳变向部件的调节作用，可全程保持恒定系泊力，使整个系统姿态保持稳定；以此，即可在极端海况下，通过将所述柔性漂浮光伏平台下潜至海平面以下，以避免剧烈的波浪拍击对安装在所述柔性漂浮光伏平台上的光伏板造成破坏，使得本发明所提供的海上漂浮式光伏系统具备了在极端海况下的紧急避险功能；

在极端海况环境结束后，通过调节所述动力囊的平均密度，在所述动力囊的密度下降，使得所述动力囊和所述柔性漂浮光伏平台的整体平均密度小于海水密度后，所述动力囊即可带动整个所述柔性漂浮光伏平台上浮至海平面，所述系泊单元通过所述缆绳变向部件的调节作用将整个所述柔性漂浮光伏平台展开平铺在海面上。

进一步的，所述动力囊成柱状，且水平设置，所述漂浮网包括固定连接在所述动力囊外侧面一侧的第一漂浮网和固定连接在所述动力囊外侧面另一侧的第二漂浮网；

所述动力囊用于带动所述第一漂浮网和所述第二漂浮网下潜，并折叠所述第一漂浮网和所述第二漂浮网；或者使所述动力囊上浮，以带动所述第一漂浮网和所述第二漂浮网上浮。

通过使所述漂浮网包括固定连接在所述动力囊外侧面一侧的第一漂浮网和固定连接在所述动力囊外侧面另一侧的第二漂浮网；使得所述动力囊能够带动所述漂浮网从中间V字形缓慢下潜(也即带动所述第一漂浮网和所述第二漂浮网下潜，并折叠所述第一漂浮网和所述第二漂浮网)，直至所述动力囊带动所述漂浮网全部没入水面以下；

且通过使整个所述漂浮网从中间V字形缓慢下潜，还能将安装在所述柔性漂浮光伏平台上的光伏板保护在内部，至少能够减少垂直于所述动力囊的水平方向上的海中水流对所述光伏板的冲击。

进一步的，所述浮力组件包括第二浮力气囊、网套、系泊件和柔性充气管，所述第二浮力气囊包裹在所述网套内，所述网套的开口通过所述系泊件系紧，所述系泊件的下端与所述张力传递缆绳相连，所述柔性充气管的下端与设置在所述第二浮力气囊上的充气接口相连通，所述柔性气管上端连接充气阀门，所述充气阀门上设置有助浮泡沫。

通过设置所述网套和所述系泊件将所述第二浮力气囊的浮力传递给所述张力传递缆绳，同时，也能将所述柔性漂浮光伏平台通过所述张力传递缆绳传递至所述系泊件和所述网套的拉力均匀的传递给所述第二浮力气囊，以避免所述第二浮力气囊因受到所述张力传递缆绳传递过来的过大瞬时拉力而发生损伤。

附图说明

图1为实施例中海上漂浮式光伏系统的结构示意图一；

图2为图1的局部放大图；

图3为实施例中系泊单元的结构示意图；

图4为实施例中海上漂浮式光伏系统的结构示意图二；

其中，1—柔性漂浮光伏平台、2—系泊单元、3—避险装置；

11—漂浮网、12—安装组件；13—浮筒、14—第一浮力气囊；

111—横向缆绳、112—纵向缆绳；

121—安装板、122—支脚、123—套筒；

21—桩基、22—浮力组件、23—张力传递缆绳、24—缆绳变向部件；

221—第二浮力气囊、222—网套、223—系泊件、224—柔性充气管；

31—动力囊。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述：

如图1所示，本实施例提供了一种海上漂浮式光伏系统，包括柔性漂浮光伏平台1和多组系泊单元2；

如图2所示，系泊单元2包括固定连接在水底的桩基21，用于提供浮力的浮力组件22，以及张力传递缆绳23和缆绳变向部件24；张力传递缆绳23的一端连接在柔性漂浮光伏平台1的外周，另一端经过缆绳变向部件24改变方向后与浮力组件22连接，桩基21的上部与缆绳变向部件24的下部相连，将缆绳变向部件24约束在水体内一定深度；

如图1、图2和图4所示，柔性漂浮光伏平台1包括漂浮网11和固定连接在漂浮网11上的浮力单元，浮力单元用于为漂浮网11提供浮力；

漂浮网11包括多根横向缆绳111和多根纵向缆绳112横纵交互连接，漂浮网11用于安装光伏板；

如图1所示，多组系泊单元2均设置在柔性漂浮光伏平台1的外围，用于固定柔性漂浮光伏平台1，并将柔性漂浮光伏平台1柔性展开。

通过上述技术方案，使张力传递缆绳23的一端连接在柔性漂浮光伏平台1的外周，另一端经过缆绳变向部件24改变方向后与浮力组件22连接，浮力组件22整体淹没在水中，利用各系泊单元2为柔性漂浮光伏平台1提供系泊力；当潮位变化引起柔性漂浮光伏平台1上下移动时，通过缆绳及定滑轮机构可使水中的浮力气囊高度也随之上下变化，保证为柔性漂浮光伏平台1提供稳定的系泊力；而在极端海况下，柔性漂浮光伏平台1随海面波浪剧烈运动时，各系泊单元2既能够为柔性漂浮光伏平台1提供稳定的系泊力，同时还能使柔性漂浮光伏平台1在受到波浪载荷而变形时，能够通过各系泊单元2在多个方向上对柔性漂浮光伏平台1的外围提供向外的拉力，将柔性漂浮光伏平台1维持在展开的姿态；

通过将柔性漂浮光伏平台1设置为包括多根横向缆绳111和多根纵向缆绳112横纵交互连接的漂浮网11，使得柔性漂浮光伏平台1相对于现有的柔性漂浮光伏平台1在同等建设规模下的自重更轻，且整个柔性漂浮光伏平台1的骨架由包括多根横向缆绳111和多根纵向缆绳112横纵交互连接的漂浮网11构成，使整个柔性漂浮光伏平台1成为了一个柔性整体结构，不再是现有技术中，柔性漂浮光伏平台由各个浮体单元之间通过活动拼接而成，解决了现有的柔性漂浮光伏平台本质上属于多个刚性结构(即浮体单元)柔性拼接而成，各浮体单元之间连接区域较为脆弱，在极端海况下，现有的柔性漂浮光伏平台的各浮体单元之间常会因为相对运动过大而造成浮体单元之间的连接区域的损坏，甚至进而造成柔性漂浮光伏平台解体的技术问题，且使得本实施例所提供的柔性漂浮光伏平台1的最大建造面积相对于现有的柔性漂浮光伏平台能够更大。

其中，优选的，如图3所示，在本实施例中，桩基21采用螺旋桩。

其中，优选的，如图3所示，在本实施例中，缆绳变向部件24采用定滑轮，定滑轮的基座固定在桩基21上，张力传递缆绳23从定滑轮的滑轮槽内绕过。

如图2所示，柔性漂浮光伏平台1还包括多组安装组件12，安装组件12包括安装板121和设置在安装板121的下部的多个支脚122，安装板121的上表面用于固定安装光伏板，安装板121通过支脚122连接在漂浮网11上。

通过设置安装板121和支脚122，利用支脚122的抬高作用，能够减少光伏板受到波浪的拍击，避免光伏板长期与海水直接接触，造成海水腐蚀，降低发电效率。

其中，各安装组件12呈矩形阵列状排列在漂浮网11上。

其中，如图2所示，多个支脚122对称设置在安装板121的下表面的两侧(优选的，在本实施例中，4个支脚122对称设置在安装板121的下表面的两侧)；

其中，如图2所示，支脚122的第一端均固定连接在安装板121的下部，而安装板121的各个支脚122在漂浮网11上的安装方式存在多种，包括但不限于：

方法一：

安装板121一侧的各支脚122的第二端均连接在同一根横向缆绳111上，安装板121对侧的各支脚122的第二端均连接在相邻的另一根横向缆绳111上。

方法二：

安装板121一侧的各支脚122的第二端均连接在同一根纵向缆绳112上，安装板121对侧的各支脚122的第二端均连接在相邻的另一根纵向缆绳112上。

若采用方法一的安装方式，且安装组件12的各支脚122均铰接连接在横向缆绳111上，则该安装组件12的各支脚122与横向缆绳111的连接点均位于相邻的两条纵向缆绳112之间。

若采用方法二的安装方式，且安装组件12的各支脚122均铰接连接在纵向缆绳112上，则该安装组件12的各支脚122与纵向缆绳112的连接点均位于相邻的两条横向缆绳111之间。

在本实施例中，安装板121一侧的各支脚122的第二端均铰接连接在同一根纵向缆绳112上，安装板121对侧的各支脚122的第二端均铰接连接在相邻的另一根纵向缆绳112上；每个安装组件12的各支脚122与纵向缆绳112的连接点均位于相邻的两条横向缆绳111之间。

其中，浮力单元包括多个浮筒13，浮筒13套设在横向缆绳111或纵向缆绳112上；浮筒13位于安装组件12与横向缆绳111相邻的两个连接点之间，或者浮筒13位于安装组件12与纵向缆绳112相邻的两个连接点之间。

如图2所示，在本实施例中，浮筒13套设在纵向缆绳112上，浮筒13位于安装组件12与纵向缆绳112相邻的两个连接点之间。

通过上述技术方案，使浮筒13位于安装组件12与横向缆绳111相邻的两个连接点之间，或者浮筒13位于安装组件12与纵向缆绳112相邻的两个连接点之间。利用浮筒13在整体上为漂浮网11提供浮力的同时，也在局部区域，使浮筒13能够对临近的支脚122和对应的安装板121提供稳定的浮力。

其中，如图2所示，各支脚122的第二端均设置有套筒123，支脚122的第二端与套筒123的外周面固定连接，套筒123均套设在横向缆绳111或纵向缆绳112上，且套筒123能够沿其所套设的横向缆绳111或纵向缆绳112轴向往复滑动。

通过设置套筒123，使套筒123能够沿其所套设的横向缆绳111或纵向缆绳112轴向往复滑动；通过这样的结构组合形式，使得水面的波浪荷载尽可能由横向缆绳111或纵向缆绳112承受，保证安装组件12的稳定性，进而提高安装在安装组件12上的光伏板的安全性和平稳性。

其中，如图1和图4所示，本实施例所提供的海上漂浮式光伏系统还包括设置在柔性漂浮光伏平台1上的避险装置3，避险装置3用于带动柔性漂浮光伏平台1下潜至水体内，或带动下潜至水体内的柔性漂浮光伏平台1上浮。

通过设置避险装置3，使得本实施例所提供的海上漂浮式光伏系统在极端海况下，能够通过避险装置3，将所述柔性漂浮光伏平台整体下潜至海平面以下，以避免剧烈的波浪拍击对安装在柔性漂浮光伏平台1上的光伏板造成破坏，使得本实施例所提供的海上漂浮式光伏系统具备了在极端海况下的紧急避险功能。

除了上述技术方案中，浮力单元包括多个浮筒13，多组系泊单元2均设置在柔性漂浮光伏平台1的外围，用于固定柔性漂浮光伏平台1，并将柔性漂浮光伏平台1柔性展开的设置方式外，还存在多种设置方式以保证柔性漂浮光伏平台1漂浮在水体表面并柔性展开，包括但不限于：

方案一：浮力单元还包括四个浮力气囊，漂浮网11的四个顶角上分别固定连接有一个浮力气囊；每个浮力气囊的外侧均设置有至少一个系泊单元2；

系泊单元2的张力传递缆绳23均与其临近的浮力气囊固定连接。

上述方案一，利用四个系泊单元2对漂浮网11的拉力，将漂浮网11以四角展开的方式柔性展开。

方案二：浮力单元还包括平行设置的两个浮力气囊，漂浮网11固定连接在两个浮力气囊14之间；多个系泊单元2对称布置在两个浮力气囊14的外侧；

系泊单元2的张力传递缆绳23均与其同侧的浮力气囊固定连接。

以上方案仅为示例，实际设计过程中，浮力单元和系泊单元2的设置方式，只要能够保证在漂浮网11上安装光伏板后，整个柔性漂浮光伏平台1能够稳定漂浮在水体表面，且能够通过多个系泊单元2对柔性漂浮光伏平台1的拉力将整个漂浮光伏平台1柔性展开即可。

在本实施例中，优选的，如图1和图4所示，浮力单元还包括平行设置的两个第一浮力气囊14，漂浮网11固定连接在两个第一浮力气囊14之间；多个系泊单元2对称布置在两个第一浮力气囊14的外侧；

系泊单元2的张力传递缆绳23均与其同侧的第一浮力气囊14固定连接。

通过设置两个第一浮力气囊14，利用两个第一浮力气囊14与漂浮网11之间的固定连接，维持漂浮网11在平行于第一浮力气囊14方向上的展开；

再将系泊单元2的张力传递缆绳23均与其同侧的第一浮力气囊14固定连接，利用各个系泊单元2传递给两个第一浮力气囊14的拉力，将两个第一浮力气囊14拉开，即可实现漂浮网11在垂直于第一浮力气囊14上的展开，进而实现对整个漂浮网11的展开。

在本实施例中，如图1和图4所示，避险装置3包括包括固定连接在漂浮网11上的动力囊31；动力囊31的外部固定连接有配重块；

动力囊31外接水路系统和气路系统，水路系统和气路系统用于调节动力囊31内部的海水与空气的比例，以调节动力囊31的平均密度，使得动力囊31下潜或上浮。

通过在动力囊31的外部固定连接配重块，以增大动力囊31的平均密度；再利用水路系统和气路系统调节动力囊31内部的海水与空气的比例，以调节动力囊31的平均密度，在动力囊31的平均密度上升，使得动力囊31和柔性漂浮光伏平台1的整体平均密度大于海水密度后，动力囊31即可带动整个柔性漂浮光伏平台1缓慢下潜，直至全部没入水面，而在此过程中，系泊单元2通过缆绳变向部件24的调节作用，可全程保持恒定系泊力，使整个系统姿态保持稳定；以此，即可在极端海况下，通过将柔性漂浮光伏平台1下潜至海平面以下，以避免剧烈的波浪拍击对安装在柔性漂浮光伏平台1上的光伏板造成破坏，使得本发明所提供的海上漂浮式光伏系统具备了在极端海况下的紧急避险功能；

在极端海况环境结束后，通过调节动力囊31的平均密度，在动力囊31的密度下降，使得动力囊31和柔性漂浮光伏平台1的整体平均密度小于海水密度后，动力囊31即可带动整个柔性漂浮光伏平台1上浮至海平面，系泊单元2通过缆绳变向部件24的调节作用将整个柔性漂浮光伏平台展开在海面上(如图1所示)。

其中，通过水路系统和气路系统来调节动力囊31内部的海水与空气的比例的方式有多种，包括但不限于：在本实施例中，水路系统包括连通动力囊31的内腔的进水管和出水管，气路系统包括包括连通动力囊31的内腔的进气管和出气管；

通过水泵将海水通过进水管输入动力囊31的内腔，同时将动力囊31的内腔中的空气通过出气管抽出至动力囊31的内腔外，即可增大动力囊31内海水和空气中海水所占的比例，进而增大动力囊31的平均密度；

通过水泵将动力囊31的内腔中的海水从出水管中抽出至动力囊31外，同时将空气通过进气管充入至动力囊31的内腔内，即可减少动力囊31内海水和空气中海水所占的比例，进而减少动力囊31的平均密度。

在本实施例中，如图1和图4所示，动力囊31成柱状，且水平设置，漂浮网11包括固定连接在动力囊31外侧面一侧的第一漂浮网和固定连接在动力囊31外侧面另一侧的第二漂浮网；

动力囊31用于带动第一漂浮网和第二漂浮网下潜，并折叠第一漂浮网和第二漂浮网；或者使动力囊31上浮，以带动第一漂浮网和第二漂浮网上浮。

通过使漂浮网31包括固定连接在动力囊31外侧面一侧的第一漂浮网和固定连接在动力囊31外侧面另一侧的第二漂浮网；使得动力囊31能够带动漂浮网11从中间V字形缓慢下潜(也即带动第一漂浮网和第二漂浮网下潜，并折叠第一漂浮网和第二漂浮网)，直至动力囊31带动漂浮网11全部没入水面以下；

且通过使整个漂浮网11从中间V字形缓慢下潜，还能将安装在柔性漂浮光伏平台1上的光伏板保护在内部，至少能够减少垂直于动力囊31的水平方向上的海中水流对光伏板的冲击(如图4所示)。

进一步的，浮力组件22包括第二浮力气囊221、网套222、系泊件223和柔性充气管224，第二浮力气囊221包裹在网套222内，网套222的开口通过系泊件223系紧，系泊件223的下端与张力传递缆绳23相连，柔性充气管224的下端与设置在第二浮力气囊221上的充气接口相连通，柔性气管上端连接充气阀门，充气阀门上设置有助浮泡沫。

通过设置网套222和系泊件223将第二浮力气囊221的浮力传递给张力传递缆绳23，同时，也能将柔性漂浮光伏平台1通过张力传递缆绳23传递至系泊件223和网套222的拉力均匀的传递给第二浮力气囊221，以避免第二浮力气囊221因受到张力传递缆绳23传递过来的过大瞬时拉力而发生损伤。

通过本发明所提供的海上漂浮式光伏系统，至少具有如下技术效果或优点：

1、通过使张力传递缆绳23的一端连接在柔性漂浮光伏平台1的外周，另一端经过缆绳变向部件24改变方向后与浮力组件22连接，浮力组件22整体淹没在水中，利用各系泊单元2为柔性漂浮光伏平台1提供系泊力；当潮位变化引起柔性漂浮光伏平台1上下移动时，通过缆绳及定滑轮机构可使水中的浮力气囊高度也随之上下变化，保证为柔性漂浮光伏平台1提供稳定的系泊力；而在极端海况下，柔性漂浮光伏平台1随海面波浪剧烈运动时，各系泊单元2既能够为柔性漂浮光伏平台1提供稳定的系泊力，同时还能使柔性漂浮光伏平台1在受到波浪载荷而变形时，能够通过各系泊单元2在多个方向上对柔性漂浮光伏平台1的外围提供向外的拉力，将柔性漂浮光伏平台1维持在展开的姿态；

通过将柔性漂浮光伏平台1设置为包括多根横向缆绳111和多根纵向缆绳112横纵交互连接的漂浮网11，使得柔性漂浮光伏平台1相对于现有的柔性漂浮光伏平台1在同等建设规模下的自重更轻，且整个柔性漂浮光伏平台1的骨架由包括多根横向缆绳111和多根纵向缆绳112横纵交互连接的漂浮网11构成，使整个柔性漂浮光伏平台1成为了一个柔性整体结构，不再是现有技术中，柔性漂浮光伏平台由各个浮体单元之间通过活动拼接而成，解决了现有的柔性漂浮光伏平台本质上属于多个刚性结构(即浮体单元)柔性拼接而成，各浮体单元之间连接区域较为脆弱，在极端海况下，现有的柔性漂浮光伏平台的各浮体单元之间常会因为相对运动过大而造成浮体单元之间的连接区域的损坏，甚至进而造成柔性漂浮光伏平台解体的技术问题，且使得本实施例所提供的柔性漂浮光伏平台1的最大建造面积相对于现有的柔性漂浮光伏平台能够更大。

2、通过设置安装板121和支脚122，利用支脚122的抬高作用，能够减少光伏板受到波浪的拍击，避免光伏板长期与海水直接接触，造成海水腐蚀，降低发电效率。

3、通过使浮筒13位于安装组件12与横向缆绳111相邻的两个连接点之间，或者浮筒13位于安装组件12与纵向缆绳112相邻的两个连接点之间。利用浮筒13在整体上为漂浮网11提供浮力的同时，也在局部区域，使浮筒13能够对临近的支脚122和对应的安装板121提供稳定的浮力。

4、通过设置套筒123，使套筒123能够沿其所套设的横向缆绳111或纵向缆绳112轴向往复滑动；通过这样的结构组合形式，使得水面的波浪荷载尽可能由横向缆绳111或纵向缆绳112承受，保证安装组件12的稳定性，进而提高安装在安装组件12上的光伏板的安全性和平稳性。

5、通过设置避险装置3，使得本发明所提供的海上漂浮式光伏系统在极端海况下，能够通过避险装置3，将所述柔性漂浮光伏平台整体下潜至海平面以下，以避免剧烈的波浪拍击对安装在柔性漂浮光伏平台1上的光伏板造成破坏，使得本实施例所提供的海上漂浮式光伏系统具备了在极端海况下的紧急避险功能。

6、通过设置两个第一浮力气囊14，利用两个第一浮力气囊14与漂浮网11之间的固定连接，维持漂浮网11在平行于第一浮力气囊14方向上的展开；

再将系泊单元2的张力传递缆绳23均与其同侧的第一浮力气囊14固定连接，利用各个系泊单元2传递给两个第一浮力气囊14的拉力，将两个第一浮力气囊14拉开，即可实现漂浮网11在垂直于第一浮力气囊14上的展开，进而实现对整个漂浮网11的展开。

7、通过在动力囊31的外部固定连接配重块，以增大动力囊31的平均密度；再利用水路系统和气路系统调节动力囊31内部的海水与空气的比例，以调节动力囊31的平均密度，在动力囊31的平均密度上升，使得动力囊31和柔性漂浮光伏平台1的整体平均密度大于海水密度后，动力囊31即可带动整个柔性漂浮光伏平台1缓慢下潜，直至全部没入水面，而在此过程中，系泊单元2通过缆绳变向部件24的调节作用，可全程保持恒定系泊力，使整个系统姿态保持稳定；以此，即可在极端海况下，通过将柔性漂浮光伏平台1下潜至海平面以下，以避免剧烈的波浪拍击对安装在柔性漂浮光伏平台1上的光伏板造成破坏，使得本发明所提供的海上漂浮式光伏系统具备了在极端海况下的紧急避险功能；

在极端海况环境结束后，通过调节动力囊31的平均密度，在动力囊31的密度下降，使得动力囊31和柔性漂浮光伏平台1的整体平均密度小于海水密度后，动力囊31即可带动整个柔性漂浮光伏平台1上浮至海平面，系泊单元2通过缆绳变向部件24的调节作用将整个柔性漂浮光伏平台展开在海面上。

8、通过使漂浮网31包括固定连接在动力囊31外侧面一侧的第一漂浮网和固定连接在动力囊31外侧面另一侧的第二漂浮网；使得动力囊31能够带动漂浮网11从中间V字形缓慢下潜(也即带动第一漂浮网和第二漂浮网下潜，并折叠第一漂浮网和第二漂浮网)，直至动力囊31带动漂浮网11全部没入水面以下；

且通过使整个漂浮网11从中间V字形缓慢下潜，还能将安装在柔性漂浮光伏平台1上的光伏板保护在内部，至少能够减少垂直于动力囊31的水平方向上的海中水流对光伏板的冲击。

9、通过设置网套222和系泊件223将第二浮力气囊221的浮力传递给张力传递缆绳23，同时，也能将柔性漂浮光伏平台1通过张力传递缆绳23传递至系泊件223和网套222的拉力均匀的传递给第二浮力气囊221，以避免第二浮力气囊221因受到张力传递缆绳23传递过来的过大瞬时拉力而发生损伤。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制，凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海上漂浮式光伏系统，其特征在于：包括柔性漂浮光伏平台和多组系泊单元；

所述系泊单元包括固定连接在水底的桩基，用于提供浮力的浮力组件，以及张力传递缆绳和缆绳变向部件；所述张力传递缆绳的一端连接在所述柔性漂浮光伏平台的外周，另一端经过缆绳变向部件改变方向后与所述浮力组件连接，所述桩基的上部与所述缆绳变向部件的下部相连，将所述缆绳变向部件约束在水体内一定深度；

所述柔性漂浮光伏平台包括漂浮网和固定连接在所述漂浮网上的浮力单元，所述浮力单元用于为所述漂浮网提供浮力；

所述漂浮网包括多根横向缆绳和多根纵向缆绳横纵交互连接，所述漂浮网用于安装光伏板；

多组所述系泊单元均设置在所述柔性漂浮光伏平台的外围，用于固定所述柔性漂浮光伏平台，并将所述柔性漂浮光伏平台柔性展开。

2.根据权利要求1所述的海上漂浮式光伏系统，其特征在于：所述柔性漂浮光伏平台还包括多组安装组件，所述安装组件包括安装板和设置在所述安装板的下部的多个支脚，所述安装板的上表面用于固定安装所述光伏板，所述安装板通过所述支脚连接在所述漂浮网上。

3.根据权利要求2所述的海上漂浮式光伏系统，其特征在于：所述支脚的第一端均固定连接在所述安装板的下部，所述安装板一侧的各所述支脚的第二端均连接在同一根所述横向缆绳上，所述安装板对侧的各所述支脚的第二端均连接在相邻的另一根所述横向缆绳上，或者所述安装板一侧的各所述支脚的第二端均连接在同一根所述纵向缆绳上，所述安装板对侧的各所述支脚的第二端均连接在相邻的另一根所述纵向缆绳上。

4.根据权利要求3所述的海上漂浮式光伏系统，其特征在于：所述安装组件的各所述支脚若铰接连接在所述横向缆绳上，则该所述安装组件的各所述支脚与所述横向缆绳的连接点均位于相邻的两条所述纵向缆绳之间；所述安装组件的各所述支脚若铰接连接在所述纵向缆绳上，则该所述安装组件的各所述支脚与所述纵向缆绳的连接点均位于相邻的两条所述横向缆绳之间。

5.根据权利要求4所述的海上漂浮式光伏系统，其特征在于：所述浮力单元包括多个浮筒，所述浮筒套设在所述横向缆绳或所述纵向缆绳上；所述浮筒位于所述安装组件与所述横向缆绳相邻的两个连接点之间，或者所述浮筒位于所述安装组件与所述纵向缆绳相邻的两个连接点之间。

6.根据权利要求3所述的海上漂浮式光伏系统，其特征在于：各所述支脚的第二端均设置有套筒，所述支脚的第二端与所述套筒的外周面固定连接，所述套筒均套设在所述横向缆绳或所述纵向缆绳上，且所述套筒能够沿其所套设的所述横向缆绳或所述纵向缆绳轴向往复滑动。

7.根据权利要求1所述的海上漂浮式光伏系统，其特征在于：还包括设置在所述柔性漂浮光伏平台上的避险装置，所述避险装置用于带动所述柔性漂浮光伏平台下潜至水体内，或带动下潜至水体内的所述柔性漂浮光伏平台上浮。

8.根据权利要求7所述的海上漂浮式光伏系统，其特征在于：所述浮力单元包括平行设置的两个第一浮力气囊，所述漂浮网固定连接在两个所述第一浮力气囊之间；多个所述系泊单元对称布置在两个所述第一浮力气囊的外侧；

所述系泊单元的所述张力传递缆绳均与其同侧的所述第一浮力气囊固定连接。

9.根据权利要求7所述的海上漂浮式光伏系统，其特征在于：所述避险装置包括固定连接在所述漂浮网上的动力囊；所述动力囊的外部固定连接有配重块；

所述动力囊外接水路系统和气路系统，所述水路系统和所述气路系统用于调节所述动力囊内部的海水与空气的比例，以调节所述动力囊的平均密度，使得所述动力囊下潜或上浮。

10.根据权利要求9所述的海上漂浮式光伏系统，其特征在于：所述动力囊成柱状，且水平设置，所述漂浮网包括固定连接在所述动力囊外侧面一侧的第一漂浮网和固定连接在所述动力囊外侧面另一侧的第二漂浮网；

所述动力囊用于带动所述第一漂浮网和所述第二漂浮网下潜，并折叠所述第一漂浮网和所述第二漂浮网；或者使所述动力囊上浮，以带动所述第一漂浮网和所述第二漂浮网上浮。

Images