CN116443199A - 三角型组合的海上漂浮式光伏系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种三角型组合的海上漂浮式光伏系统，包括：至少一个浮动单元，每个浮动单元包括：多个浮体，每个浮体被构造成三角形结构，并包括一个第一顶点和两个第二顶点，多个浮体的第一顶点相连，以将浮动单元组合成多边形结构，每个浮体包括：多个浮箱，顺次连接形成三角形结构的三条边，其中，每个浮箱被构造成可拆卸的与相邻的浮箱连接；以及两组支撑杆，沿浮箱的长度方向平行地安装在浮箱上；以及多个支承部，分别设置于支撑杆上，被构造成与支撑杆的延伸方向大致相同；以及多个光伏组件，设置于支承部上，适用于采集太阳能并转换成电能进行收集。

Description

三角型组合的海上漂浮式光伏系统

技术领域

本发明的至少一种实施例涉及海洋工程技术领域，尤其涉及一种三角型组合的海上漂浮式光伏系统。

背景技术

水、风和光等各类清洁能源的开发是实现双碳目标的重要途径。水电和风电经过多年的开发实践，相关技术已日驱成熟，但光伏发电在很长一段时间以来受限于开发成本、海上环境的复杂性等问题而没有得到较好发展。近年来，随着光伏组件成本的不断下降，已出现大量陆上光伏和内河湖泊水面光伏开发实践的成功案例。

但是，海上光伏不同于陆上光伏，所受到的风、浪、流等环境荷载作用更为恶劣，且波浪荷载对总负载的贡献更大，因此，现有技术中的海上漂浮式光伏系统采用的提供浮力的平台为间隔设置的浮筒结构，使海水可以从相邻的浮筒之间流入或流出，以避免了海水流动对海上漂浮式光伏系统产生的受力的增加。在这种结构中，如果浮筒出现破损，则需要将带有浮筒结构的光伏系统单元甚至整个光伏系统托运至陆地或海上维修平台将破损浮筒进行更换，影响光伏系统的运行效率且维护难度大。

发明内容

为解决现有技术中的技术问题，本发明提供一种海上漂浮式光伏系统，通过采用与支撑杆之间可拆卸连接的多个浮箱，每个浮箱可以在海上漂浮式光伏系统运行过程中进行更换。

作为本发明的一个方面，提供了一种海上漂浮式光伏系统，包括至少一个浮动单元和多个光伏组件。每个上述浮动单元包括多个浮体和多个支承部。每个上述浮体被构造成三角形结构，并包括一个第一顶点和两个第二顶点，多个上述浮体的第一顶点相连，以将上述浮动单元组合成多边形结构，每个上述浮体包括多个浮箱和两组支撑杆。多个浮箱顺次连接形成上述三角形结构的三条边，其中，每个上述浮箱被构造成可拆卸的与相邻的上述浮箱连接。两组支撑杆沿上述浮箱的长度方向平行地安装在上述浮箱上。多个支承部分别设置于上述支撑杆上，被构造成与上述支撑杆的延伸方向相同。多个光伏组件设置于上述支承部上，适用于采集太阳能并转换成电能进行收集。

根据本发明的实施例，每个上述浮动单元还包括多个辅助单元，分别设置在相邻的上述浮体的上述第二顶点之间，适用于将相邻的上述浮体的上述第二顶点连接，使上述浮动单元形成稳定的多边形结构。

根据本发明的实施例，上述浮动单元还包括：设置于上述浮体的顶点以及设置于每个上述辅助单元两端的连接部。上述海上漂浮式光伏系统还包括：绑缚件，适用于水平的穿过多个上述浮体的上述连接部，将相邻的上述浮体的顶点绑缚，并将上述辅助单元绑缚在上述浮动单元上相邻的上述第二顶点之间。

根据本发明的实施例，上述连接部包括连接柱和多个连接杆，上述连接柱的一端分别设置在上述支承部、上述支撑杆或上述辅助单元上，另一端安装在上述连接柱上，适用于将上述连接柱直立的安装在上述浮体的顶点上或上述辅助单元的两端。其中，上述连接柱与多个上述连接杆之间形成有适用于上述绑缚件穿过的导缆孔，上述绑缚件穿过上述导缆孔将上述辅助单元连接在上述浮动单元的相邻的上述第二顶点之间以及将多个上述浮体连接和/或将上述海上漂浮式光伏系统系泊。

根据本发明的实施例，每个上述浮体还包括多个固定架和多个锁链。多个固定架分别从两组上述支撑杆向下延伸，多个锁链可拆卸的与上述固定架的下端连接，上述浮箱被限制在由上述支撑杆、上述固定架和上述锁链形成的空间内。

根据本发明的实施例，每个上述浮体还包括垫板，可拆卸的设置在上述浮箱与上述支撑杆之间，以将上述浮箱的浮力分散至上述垫板上。

根据本发明的实施例，上述支承部包括桁架结构和多个张弦拉索。桁架结构设置于上述浮体上，每个上述张弦拉索设置于相邻的两个上述桁架结构之间，其中，多个上述张弦拉索沿上述桁架结构的延伸方向平行间隔设置，相邻的两个上述张弦拉索之间适用于悬设至少一个上述光伏组件。

根据本发明的实施例，上述桁架结构包括上弦杆和多个支撑柱。上弦杆设置于上述浮体的上方，被构造成沿与上述浮体的延伸方向相平行的方向延伸。多个支撑柱设置于上述浮体及上述上弦杆之间，适用于限制上述上弦杆相对于上述浮体的位置。

根据本发明的实施例，每个上述辅助单元包括两根下梁和上梁。两根下梁相互平行的设置在相邻的上述浮体的自由端上，上梁平行于两根上述下梁设置于两根上述下梁的上方，上述上梁的两端分别与相邻的两根上述上弦杆相交。

根据本发明的实施例，海上漂浮式光伏系统还包括多个链接件，每个上述链接件被构造成长方体结构，上述长方体结构相对的两侧分别平行间隔的设置有第一凸出部和第二凸出部，上述第一凸出部和上述第二凸出部之间形成的间隙适用于卡接上述光伏组件，在上述第二凸出部上设置有安装孔，上述安装孔适用于通过螺栓将上述光伏组件固定在上述第一凸出部和上述第二凸出部之间，上述链接件通过螺栓安装在上述张弦拉索上，每个上述光伏组件通过多个上述链接件安装在每个上述浮动单元上。

根据本发明上述实施例的海上漂浮式光伏系统，通过将浮动单元作为每个光伏组件的支撑结构，使得光伏系统可以根据天气变化或者例如船只之类的其他海上移动体航行的需要在水面上漂浮移动，以不妨碍其他海上移动体的航行。每个浮动单元包括多个由多个浮箱和支撑杆形成的三角形形结构的浮体，每个浮箱可拆卸的与支撑杆连接，可以在海上完成对浮箱的更换，无需将浮动单元托运至维修平台，提高了海上漂浮式光伏系统的运行效率，降低了海上维修的难度。浮动单元可整体可模块化建造、拖运和安装，通过多个灵活组合拼接的方式，适用于任意大小的用海面积和任意装机容量的海上光伏项目。

附图说明

图1为本发明实施例的海上漂浮式光伏系统的多个浮动单元连接的主视图；

图2为本发明实施例的浮动单元的主视图；

图3为图2所示的浮动单元的侧视图；

图4为图2所示的浮动单元的立体图；

图5为浮箱与固定部和桁架结构连接的在浮体宽度方向上的剖视图；

图6为本发明实施例的光伏组件与张弦拉索连接的主视图；

图7为图6所示的光伏组件与张弦拉索连接的侧视图；

图8为图7所示的光伏组件与张弦拉索连接的侧视图的局部放大图；

图9为图2所示的浮动单元的桁架结构立体图；

图10相邻的浮体与辅助单元之间连接的立体图；以及

图11为相邻的浮动单元之间连接的立体图。

附图标记说明：

1-浮体；

2-支承部；

3-光伏组件；

4-辅助单元；

5-连接部；

6-浮动单元；

7-绑缚件；

8-锚链；

9-卸扣；

10-固定销；

11-连接柱；

12-连接杆；

13-桁架结构；

14-张弦拉索；

15-上弦杆；

16-支撑柱；

17-链接件；

18-第一凸出部；

19-第二凸出部；

20-螺栓；

21-斜杆；

22-侧杆；

23-第一顶点；

24-第二顶点；

25-浮箱；

26-支撑杆；

27-导缆孔；

28-固定架；

29-锁链；

30-下梁；

31-上梁；

32-垫板；

33-填充物；

34-壳体。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。但是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大，自始至终相同附图标记表示相同元件。

以下，将参照附图来描述本发明的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本发明。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语包括技术和科学术语具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现对如下技术术语进行解释说明。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等。

海上光伏不同于陆上光伏，所受到的风、浪、流等环境荷载作用更为恶劣，随机性强，且波浪荷载对总负载的贡献更大约50%，环境荷载与浮动平台运动之间也存在耦合作用，需要更为坚固的浮动平台和系泊设计来承受恶劣的环境影响，这导致海上光伏系统的成本比陆上光伏成本高25%-30%。

图1为本发明实施例的海上漂浮式光伏系统的多个浮动单元连接的主视图，图2为本发明实施例的浮动单元的主视图，图3为图2所示的浮动单元的侧视图，图4为图2所示的浮动单元的立体图。

作为本发明的一个方面，提供了一种三角型组合的海上漂浮式光伏系统，如图1所示，包括至少一个浮动单元和多个光伏组件（图1中未示出，后面将参照图5至图7详细描述）。如图2-图4所示，每个浮动单元6包括多个浮体1和多个支承部2。每个浮体1被构造成三角形结构，并包括一个第一顶点23和两个第二顶点24，多个浮体1的第一顶点23相连，以将浮动单元6组合成多边形结构，每个浮体1包括多个浮箱25和两组支撑杆26。多个浮箱25顺次连接形成三角形结构的三条边，其中，每个浮箱25被构造成可拆卸的与相邻的浮箱25连接。两组支撑杆26沿浮箱25的长度方向平行地、可拆卸地安装在浮箱25上。多个支承部2分别设置于支撑杆26上，被构造成与支撑杆26的延伸方向相同。多个光伏组件3设置于支承部2上，适用于采集太阳能并转换成电能进行收集。

根据本发明上述实施例的海上漂浮式光伏系统，通过将浮动单元6作为每个光伏组件3的支撑结构，使得光伏系统可以根据天气变化或者例如船只之类的其他海上移动体航行的需要在水面上漂浮移动，以不妨碍其他海上移动体的航行。每个浮动单元6包括多个由多个浮箱25和支撑杆26形成的三角形结构的浮体1，每个浮箱可拆卸的与支撑杆连接，可以在海上完成对浮箱的更换，无需将浮动单元托运至维修平台，提高了海上漂浮式光伏系统的运行效率，降低了海上维修的难度。

当海浪的浪高超过一定数值，大尺度漂浮式结构物可能出现中垂、中拱的不利工况，根据本发明实施例的海上漂浮式光伏系统，通过将多个浮体1设置为三角形结构，约束了浮体1间的相对位移，释放了转动约束力，减弱了波浪中拱、中垂的载荷作用。多边形的浮动单元6能够适应多个三角形的浮体1在波浪荷载作用下的运动所带来的大变形，保证多边形浮动单元6的结构整体的稳定性。浮动单元6可整体模块化建造、拖运和安装，通过多个灵活组合拼接的方式，适用于任意大小的用海面积和任意装机容量的海上光伏项目。

根据本发明的实施例，浮动单元6为正多边形结构，例如可以是正六边形、正十边形等。

在一种示意性的实施例中，如图1至图4所示，每个浮动单元被构造成正六边形结构，包括3个三角形结构的浮体，每个浮体为24个浮箱首尾顺次连接与两组支撑杆形成的三角形结构，3个浮体的第一顶点连接在正六边形结构的中心，以将浮动单元6组合成正六边形结构。

在另一种示意性的实施例中，每个浮动单元被构造成正八边形结构，包括4个三角形结构的浮体，每个浮体为15个浮箱首尾顺次连接与两组支撑杆形成的三角形结构，4个浮体的第一顶点连接在正六边形结构的中心，以将浮动单元6组合成正八边形结构。

图5为浮箱与固定部和桁架结构连接的在浮体宽度方向上的剖视图。

根据本发明的实施例，如图5所示，浮箱25包括壳体34和填充在壳体34中的填充物33。

在一种示意性的实施例中，壳体采用高密度聚乙烯（HDPE）材质制成，填充物为聚苯乙烯（EPS）泡沫。

根据本发明的实施例，如图5所示，每个浮体1还包括多个固定架28和多个锁链29。多个固定架28分别从两组支撑杆26向下延伸，多个锁链29可拆卸的与固定架28的下端连接，浮箱25被限制在由支撑杆26、固定架28和锁链29形成的空间内。

根据本发明的实施例，如图2-图5所示，两组支撑杆26之间还安装有与支撑杆26垂直设置的横杆，使两组支撑杆可以稳定的安装在浮箱25上。

在一种示意性的实施例中红，支撑杆26与横杆采用焊接方式连接。

在一种示意性的实施例中，如图4所示，固定架分别从横杆与支撑杆连接的节点向下延伸。

根据本发明的实施例，如图5所示，每个浮体还包括垫板32，可拆卸的设置在浮箱25与支撑杆26之间，以将浮箱25的浮力分散至垫板32上。

在一种示意性的实施例中，垫板32为木质垫板。

在一种示意性的实施例中，至少两个相邻的浮箱上设置一块垫板。

根据本发明的实施例，通过设置可拆卸的锁链29，可以使浮箱25和/或垫板32在海上漂浮式光伏系统在海上更换，降低了维护成本。

在一种示意性的实施例中，如图2所示，每个浮体包括八个依次设置的浮箱25，两根支撑杆沿浮箱的长度方向上依次排列，为海上漂浮式光伏系统在海上提供浮力。

在另一种示意性的实施例中，每个浮体包括12个依次设置的浮箱和两组沿浮箱的长度方向平行设置的支撑杆26。

根据本发明的实施例，浮箱可以为柱形结构或立方体结构。

在一种示意性的实施例中，浮箱为柱形结构，可以为浮动平台进一步提供抗冰荷载作用，提高结构安全性。

根据本发明的实施例，根据受力性能与浮力需求，每个浮箱的宽度可以为1m-2m，高度0.5m-1m，根据整个浮动单元的自重而定，需保证浮体1所提供的浮力大于最大下压荷载30%~50%。

根据本发明的实施例，每个浮动单元6还包括多个辅助单元4，分别设置在相邻的浮体的第二顶点24之间，适用于将相邻的浮体的第二顶点24连接，使浮动单元6形成稳定的多边形结构。

根据本发明的实施例，每个辅助单元包括两根下梁30和上梁31。两根下梁30相互平行的设置在相邻的浮体1的支撑杆的自由端上。上梁31平行于两根下梁30设置于两根下梁30的上方，上梁31的两端分别与相邻的两根上弦杆（后面将参照图9详细描述）相交。上梁31与下梁30之间还设置有成对设置的承重杆，承重杆用于限制上梁与下梁的相对位置。

根据本发明的实施例，每个多边形的浮动单元6可作为一个整体模块化建造、拖运和安装，通过多个浮动单元灵活组合拼接的方式，可以适用于任意大小的用海面积和任意装机容量的海上光伏项目。

图6为本发明实施例的光伏组件与张弦拉索连接的主视图，图7为图6 所示的光伏组件与张弦拉索连接的侧视图，图8为图7所示的光伏组件与张弦拉索连接的侧视图的局部放大图。

根据本发明的实施例，如图2至图5所示，支承部2包括桁架结构13和多个张弦拉索14。桁架结构13设置于支撑杆26上，每个张弦拉索14设置于相邻的两个桁架结构13之间。多个张弦拉索14沿桁架结构13的延伸方向平行间隔设置，如图6至图8所示，相邻的两个张弦拉索14之间适用于悬设至少一个光伏组件3。

根据本发明的实施例，为了减少海水直接对光伏组件3的冲击，避免海水直接对光伏组件3造成损坏，桁架结构13的高度减去张弦拉索14下垂位移后仍大于越浪高度。

根据本发明的实施例，桁架结构13为由防腐钢管制成的钢桁架结构，从而确保在海水腐蚀的环境下，能够保证桁架结构较长时间的使用寿命。

图9为图2所示的浮体与桁架结构连接的立体图。

根据本发明的实施例，如图2至图5及图9所示，桁架结构13包括上弦杆15和多个支撑柱16。上弦杆15设置于浮体的上方，被构造成沿与浮体1的延伸方向相平行的方向延伸。多个支撑柱16设置于浮体1及上弦杆15之间，适用于限制上弦杆相对于浮体1的位置。

根据本发明的实施例，如图2至图5及图9所示，桁架结构13设置于浮体1上方，多个桁架结构13在浮体1的上方构成一个适用于支撑光伏组件的支撑面，浮体1的两组支撑杆26作为桁架结构13的下弦杆，上弦杆15的节间距通过张弦拉索14的布置间距要求确定，每个上弦杆15的节点处设置成对的侧杆22或成对的斜杆21作为支撑柱16与浮体1相连以提供纵向和侧向支撑，使上弦杆相对于支撑杆26保持稳定。张弦拉索14布置于桁架结构13的上弦杆15的节点处，将相邻两个浮体1上方的桁架结构13的对应上弦杆15节点相连，相邻两根张弦拉索14间可悬挂光伏组件3，张弦拉索14的布置间距与光伏组件3的尺寸相适应。

根据本发明的实施例，上弦杆15、浮体1与多个支撑柱16之间通过焊接、铆接或螺栓连接。

在一种示意性的实施例中，如图4所示，支撑柱16包括成对设置的侧杆22和成对设置的斜杆21。多对侧杆22间隔的设置在上弦杆的节点上与两组支撑杆26之间，每两对斜杆21一端分别设置在支撑杆26上的与侧杆22连接的节点上，另一端设置在相邻的成对的侧杆22之间的上弦杆的节点上。

根据本发明的实施例，如图6至图8所示，海上漂浮式光伏系统还包括多个链接件17，每个链接件17被构造成长方体结构，长方体结构相对的两侧分别平行间隔的设置有第一凸出部18和第二凸出部19，第一凸出部18和第二凸出部19之间形成的间隙适用于卡接光伏组件，在第二凸出部19上设置有安装孔，安装孔适用于通过螺栓将光伏组件固定在第一凸出部18和第二凸出部19之间，链接件17通过螺栓20安装在张弦拉索14上，每个光伏组件通过多个链接件安装在每个浮动单元上。

进一步的，链接件17通过U型螺栓安装在张弦拉索14上。

在一种示意性的实施例中，两根支撑杆26之间的间距约为1.5 m，上弦15与支撑杆26之间的距离约为2.5 m，支撑杆的长度为15 m ~ 30 m，侧杆与斜杆的间距根据张弦拉索的布置间距要求确定，桁架结构的上弦杆的直径和支撑杆的直径约为60mm~200mm，具体尺寸需通过结构强度校核确定。

图10相邻的浮体与辅助单元之间连接的立体图，图11为相邻的浮动单元之间连接的立体图。

根据本发明的实施例，如图1-图4、图10和图11所示，浮动单元还包括设置于浮体1的顶点以及设置于每个辅助单元4两端的连接部5。海上漂浮式光伏系统还包括：绑缚件7，适用于水平的穿过多个浮体的连接部5，将相邻的浮体1的顶点绑缚，并将辅助单元4绑缚在浮动单元上相邻的第二顶点24之间。

根据本发明的实施例，如图4和10所示，辅助单元4的两端分别设置连接部5，三角形的浮体1的三个顶点分别设置连接部5，绑缚件穿过浮体1相邻的浮体1的第一顶点23将浮体1的第一顶点连接在多边形浮动单元的中心，绑缚件穿过辅助单元的端部的连接部和位于浮体的第二顶点的连接部，将辅助单元4连接在相邻的浮体1的第二顶点24之间。

根据本发明的实施例，如图10和图11所示，连接部5包括连接柱11和多个连接杆12，连接柱11的一端分别设置在支承部2、支撑杆26或辅助单元4上，另一端安装在连接柱11上，适用于将连接柱11直立的安装在浮体的顶点上或辅助单元4的两端。其中，连接柱11与多个连接杆12之间形成有适用于绑缚件7穿过的导缆孔27，绑缚件7穿过导缆孔27将辅助单元4连接在浮动单元1的相邻的第二顶点24之间以及将多个浮体1连接和/或将海上漂浮式光伏系统系泊。

根据本发明的实施例，通过设置连接部2和绑缚件7将多个多边形结构的浮动单元柔性连接，使相邻的浮动单元之间可存在相对转动和少量位移，释放了多边形的浮动单元间的自由度。进而在海浪的波动下，可以带动海上漂浮式光伏系统随着海浪进行波动，降低了相邻的浮动单元之间的连接应力，节约了结构材料成本，提高了海上漂浮式光伏系统的安全性。

根据本发明的实施例，通过设置绑缚件7和连接部5，还可以使各个浮动单元之间灵活连接且可以便捷的在海上施工。

根据本发明的实施例，绑缚件7包括铰接锚链、钢缆、纤维绳等中的任一种。

在一种示意性的实施例中，如图10所示，设置在辅助单元4两端的连接部5包括连接柱11和4个连接杆12，连接杆12的一端安装在辅助单元4的上梁31或者下梁30上，另一端安装在连接柱上，连接柱与连接杆之间形成有导缆孔27。

在一种示意性的实施例中，如图11所示，设置在浮体1的顶点的连接部5包括连接柱11和多个连接杆12，连接杆12的一端安装在的上弦杆15或支撑杆26上，另一端安装在连接柱上，连接柱与连接杆之间形成有导缆孔27。连接杆12还设置在浮体1的相邻的上弦杆之间，作为加强结构。

根据本发明的实施例，如图10所示，辅助单元4两端的连接部5中，连接柱11的顶部为弧形结构，多个连接杆中的与上梁31连接的连接杆12的另一端设置在弧形结构上，与下梁30连接的连接杆12的另一端设置在连接柱的壁面上。如图11所示，位于浮体顶点的连接部5中，连接柱11的顶部为弧形结构，多个连接杆中的与上弦杆连接的连接杆12的另一端设置在弧形结构上，与支撑架26连接的连接杆12的另一端设置在连接柱的壁面上。

根据本发明的实施例，相邻的连接柱11的壁面相切。

根据本发明的实施例，连接柱11的用于绑缚的部位包裹一层耐磨橡胶。

在一种示意性的实施例中，如图11所示，绑缚件7为铰接锚链，铰接锚链包括锚链8、卸扣9和固定销10。在连接时，先将锚链8依次穿过各浮动单元的连接部5上的导缆孔27，再通过卸扣9将锚链8首尾相连，最后由固定销10将卸扣与锚链8固定连接。

在一种示意性的实施例中，固定销10还可以替换为螺栓。

根据本发明的实施例，海上漂浮式光伏系统还包括锚固基础和系泊绳索。锚固基础固定于海底，为海上光伏漂浮系统整体提供锚固点，系泊绳索一端连接在连接部上，另一端连接在锚固基础上，从而实现对海上漂浮式光伏系统的位置约束，确保在海风以及海浪的作用下，海上光伏漂浮系统的位置不会发生较大变化。

根据本发明的实施例，锚固基础可以是采用固定式基础的海上风机基础或固定式的海上钻井系统基础等结构，在保证自身结构稳定性和安全性的基础上为海上漂浮式光伏系统提供锚固点。

在一种示意性的实施例中，提供了一种海上漂浮式光伏系统，如图1所示，包括13个浮动单元6。每个浮动单元包括3个三角形结构的浮体。两组支撑杆26和24个浮箱将浮体组合成三角形结构。支承部设置在支撑杆26上，用于支撑光伏组件3。支承部2包括设置于浮体1上的桁架结构13和多个设置于相邻的桁架结构13之间的张弦拉索14。支撑杆作为桁架结构的下弦杆，上弦杆15与支撑杆之间的间距为2.5 m，两根支撑杆26之间的间距为1.5m、长度为 25m，上弦杆15的节间距根据光伏组件的尺寸取为2.746m，每个上弦杆节点处设置成对的斜杆21或成对的侧杆22以提供竖向支撑和侧向稳定性，整个桁架结构所有杆件的尺寸通过有限元软件进行结构强度校核后确定.

辅助单元4的上梁31与下梁30之间的间距为2.5 m，两根下梁30之间的间距1.5m、长度为25m，辅助单元4的所有杆件的尺寸通过有限元软件进行结构强度校核后确定。

浮箱为长方体结构，宽1.5m，高约0.8m，8个浮箱的长度为22.5m，共24个浮箱，可提供约162 t浮力，整个浮动单元和光伏组件3的总重量为60t，浮体1提供的浮力大于压荷载30%~50%。浮箱25与支撑杆26之间垫一块木质的垫板32，以避免浮箱上的应力集中问题。固定架28与锁链29的尺寸通过结构强度校核后确定.

张弦拉索14布置于桁架上弦杆的节点处，相邻两根拉索间距为2.746m，单个浮动单元共悬挂468块光伏板。

如图1所示，浮体1的顶点及辅助单元的两端分别设置有连接部5。通过连接部5和绑缚件7，其中绑缚件7采用铰接锚链，使三角形结构的浮体的第一顶点在浮动单元的中心连接，以及将辅助单元4连接在浮动单元6的相邻的浮体的第二顶点之间。铰接锚链将相邻的浮动单元6连接形成包括13个浮动单元6的大型的海上漂浮式光伏系统。连接部包括连接柱11和多个连接杆12，连接杆12将连接柱11直立的连接在浮体1的自由端的端部，连接柱11与连接杆12之间形成导缆孔27。导缆孔27可供铰接锚链穿过，也可作为系泊缆绳的导缆孔。在将相邻的浮动平台连接时，先将锚链依次穿过各浮动平台的相靠近的导缆孔，再通过卸扣将所述锚链首尾相连，其中，连接部5和绑缚件7等结构均按100t拉力设计。

在六个方向上布置浮体和上弦杆组成的桁架结构13作为主要支撑结构，可以应对来自各方向的环境荷载作用，桁架结构之间采用张弦拉索14来支撑光伏组件，有效的节约了用钢量与成本。

综上所示，本发明的实施例提供了一种海上漂浮式光伏系统，包括多个多边形结构的浮动单元，浮动单元采用了对称的正多边形布置，在浮动单元的对角线上布置浮体和上弦杆组成的桁架结构作为每个浮动单元的主要支撑结构，通过这样的布置，可以应对来自多个方向的环境荷载作用，桁架结构之间采用张弦拉索来支撑光伏组件，有效的节约了用钢量与成本，相邻的浮动单元之间设置绑缚件，约束了相邻的浮动单元之间的相对位移，释放了转动约束力，减弱了波浪中拱、中垂的载荷作用，做到了结构强度与成本之间的平衡。

需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本发明的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造，并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本发明实施例的内容。

除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本发明的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到“约”的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10%的变化、在一些实施例中±5%的变化、在一些实施例中±1%的变化、在一些实施例中±0.5%的变化。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三角型组合的海上漂浮式光伏系统，其特征在于，包括：

至少一个浮动单元（6），每个所述浮动单元（6）包括：

多个浮体（1），每个所述浮体（1）被构造成三角形结构，并包括一个第一顶点（23）和两个第二顶点（24），多个所述浮体（1）的第一顶点（23）相连，以将所述浮动单元（6）组合成多边形结构，每个所述浮体（1）包括：

多个浮箱（25），顺次连接形成所述三角形结构的三条边，其中，每个所述浮箱（25）被构造成可拆卸的与相邻的所述浮箱（25）连接；以及

两组支撑杆（26），沿所述浮箱（25）的长度方向平行地安装在所述浮箱（25）上；以及

多个支承部（2），分别设置于所述支撑杆（26）上，被构造成与所述支撑杆（26）的延伸方向相同；以及

多个光伏组件（3），设置于所述支承部（2）上，适用于采集太阳能并转换成电能进行收集。

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，每个所述浮动单元（6）还包括：

多个辅助单元（4），分别设置在相邻的所述浮体（1）的所述第二顶点（24）之间，适用于将相邻的所述浮体（1）的所述第二顶点（24）连接，使所述浮动单元（6）形成稳定的多边形结构。

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，所述浮动单元（6）还包括：设置于所述浮体（1）的顶点以及设置于每个所述辅助单元（4）两端的连接部（5）；

所述海上漂浮式光伏系统还包括：绑缚件（7），适用于水平的穿过多个所述浮体的所述连接部（5），将相邻的所述浮体（1）的顶点绑缚，并将所述辅助单元（4）绑缚在所述浮动单元（6）上相邻的所述第二顶点（24）之间。

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，所述连接部（5）包括：

连接柱（11）；

多个连接杆（12），所述连接柱（11）的一端分别设置在所述支承部（2）、所述支撑杆（26）或所述辅助单元（4）上，另一端安装在所述连接柱（11）上，适用于将所述连接柱（11）直立的安装在所述浮体（1）的顶点上或所述辅助单元（4）的两端；

其中，所述连接柱（11）与多个所述连接杆（12）之间形成有适用于所述绑缚件（7）穿过的导缆孔（27），所述绑缚件（7）穿过所述导缆孔（27）将所述辅助单元（4）连接在所述浮动单元（6）的相邻的所述第二顶点（24）之间以及将多个所述浮体（1）连接和/或将所述海上漂浮式光伏系统系泊。

5.根据权利要求2所述的海上漂浮式光伏系统，其特征在于，每个所述浮体（1）还包括：

多个固定架（28），分别从两组所述支撑杆（26）向下延伸；以及

多个锁链（29），可拆卸的与所述固定架（28）的下端连接，所述浮箱（25）被限制在由所述支撑杆（26）、所述固定架（28）和所述锁链（29）形成的空间内。

6.根据权利要求5所述的海上漂浮式光伏系统，其特征在于，每个所述浮体（1）包括：

垫板（32），可拆卸的设置在所述浮箱（25）与所述支撑杆（26）之间，以将所述浮箱（25）的浮力分散至所述垫板（32）上。

7.根据权利要求2-6中任一项所述的海上漂浮式光伏系统，其特征在于，所述支承部（2）包括：

桁架结构（13），设置于所述浮体（1）上；以及

多个张弦拉索（14），每个所述张弦拉索（14）设置于相邻的两个所述桁架结构（13）之间；

其中，多个所述张弦拉索（14）沿所述桁架结构（13）的延伸方向平行间隔设置，相邻的两个所述张弦拉索（14）之间适用于悬设至少一个所述光伏组件（3）。

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，所述桁架结构（13）包括：

上弦杆（15），设置于所述浮体（1）的上方，被构造成沿与所述浮体（1）的延伸方向相平行的方向延伸；以及

多个支撑柱（16），设置于所述浮体（1）及所述上弦杆（15）之间，适用于限制所述上弦杆（15）相对于所述浮体（1）的位置。

9.根据权利要求8所述的海上漂浮式光伏系统，其特征在于，每个所述辅助单元包括：

两根下梁（30），相互平行的设置在相邻的所述浮体（1）的自由端上；

上梁（31），平行于两根所述下梁（30）设置于两根所述下梁（30）的上方，所述上梁（31）的两端分别与相邻的两根所述上弦杆（15）相交。

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，还包括：

多个链接件（17），每个所述链接件（17）被构造成长方体结构，所述长方体结构的相对的两侧分别平行间隔的设置有第一凸出部（18）和第二凸出部（19），所述第一凸出部（18）和所述第二凸出部（19）之间形成的间隙适用于卡接所述光伏组件（3），在所述第二凸出部（19）上设置有安装孔，所述安装孔适用于通过螺栓将所述光伏组件（3）固定在所述第一凸出部（18）和所述第二凸出部（19）之间，所述链接件（17）通过螺栓（20）安装在所述张弦拉索（14）上，每个所述光伏组件（3）通过多个所述链接件（17）安装在每个所述浮动单元（6）上。