CN116477005B

CN116477005B - 一种环形张拉整体式海上光伏发电平台及安装方法

Info

Publication number: CN116477005B
Application number: CN202310738665.1A
Authority: CN
Inventors: 安春丽; 郭佳民; 黄晓峰; 郑现振; 李骞; 彭黄华; 李馨; 史旦达; 李志忠; 马慧
Original assignee: Shanghai Maritime University
Current assignee: Shanghai Maritime University
Priority date: 2023-06-21
Filing date: 2023-06-21
Publication date: 2023-08-18
Anticipated expiration: 2043-06-21
Also published as: CN116477005A

Abstract

本申请提供了一种环形张拉整体式海上光伏发电平台及安装方法，包括：环形张拉整体，球形浮体，应力拉索，应力绳，光伏板；球形浮体位于环形张拉整体内部，为整个结构提供浮力；应力拉索一端固定在球形浮体上，另一端拉起应力索网，横向、竖向应力绳互相交错形成一张应力索网，光伏板通过连接装置固定在应力索网上；连接装置的上半部分通过螺丝固定在光伏板上，底部结构固定在两条应力绳相交的结点处，且上半部分与下半部分通过按压连接；使得能够充分利用水面空间，并且在波浪环境中能有效降低水平位移，应力绳组成的网状结构能够有效避免因平台表面积水对光伏板和基础结构产生的破坏，使海上光伏资源达到利用最大化。

Description

一种环形张拉整体式海上光伏发电平台及安装方法

技术领域

本申请涉及海上浮式基础技术领域，具体地说是涉及一种环形张拉整体式海上光伏发电平台及安装方法。

背景技术

随着水上光伏发电技术在内陆水域的应用越来越广泛，人们开始关注其在海洋环境下的应用。海上光伏存在固定式与漂浮式两种基础形式，与固定式基础结构相比，漂浮式基础结构具有适用水深更大，回收更方便等优点。由于海洋环境复杂恶劣，海上光伏漂浮式基础结构需要具有足够的强度和较小的刚度来抵御环境荷载。目前存在的漂浮式光伏基础多用于静水条件下，在波浪荷载下存在水平位移较大等问题，缺少降低波浪荷载对结构整体的影响的相关技术。与陆上水域不同，复杂的海洋环境导致海上光伏平台需要承受极大的水流、波浪和风载荷，光伏平台容易发生倾覆，影响整体的安全稳定运行。

在相关技术中，中国专利申请号CN114644088A，公开了一种将光伏组件放在柔性膜上的布置工法，使得光伏模块能够随波浪上下起伏，最大限度降低风阻力，抵御强台风。这种方法还能大大降低物流和材料成本，操作简单，可以实现水上光伏平台的快速安装。但是当海上遇到暴雨、狂浪或者长期雨雪天气等，大量雨水和海水会聚积在柔性膜表面。如果不能及时将水排出，柔性膜可能发生局部凹陷变形，继而加剧膜表面积水、兜水现象，最终导致柔性膜发生破坏，影响整个光伏平台的安全稳定和发电效益。

因此，本申请克服了上述柔性膜弊端，提出了一种新的海上光伏发电平台及安装方法解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种环形张拉整体式海上光伏发电平台。本发明能够充分利用水面空间，并且在波浪环境中能有效降低水平位移，应力绳组成的网状结构能够有效避免因平台表面积水对光伏板和基础结构产生的破坏，使海上光伏资源达到利用最大化。

为了达到上述目的，本发明提供了一种环形张拉整体式海上光伏发电平台，包括环形张拉整体、应力拉索和应力索网；

所述环形张拉整体包括球形浮体；

应力索网包括横向应力绳、竖向应力绳和光伏板；

所述球形浮体设置在所述环形张拉整体内部，所述应力拉索一端固定在所述球形浮体上，另一端拉起所述应力索网，所述横向应力绳和所述竖向应力绳横竖交叉形成一张所述应力索网，所述横向应力绳和所述竖向应力绳两两相交的结点上设有所述光伏板，所述应力拉索和所述应力索网设置在所述环形张拉整体所围成的圆环内。

所述环形张拉整体还包括浮杆、八边形索和定位索；

所述环形张拉整体外形为一个圆环，设置有十六根定位索和十六个球形浮体，球形浮体上设置有八根浮杆，八根浮杆在球形浮体上呈中心对称分布，即半球形浮体上固定有四根浮杆，将其以定位索方向为轴旋转180°则得到球形浮体和八根浮杆，浮杆为整个装置提供部分浮力，八边形索的八个结点处设置有左右两边各四根浮杆，半球形浮体上设置的四根浮杆固定在八边形索相间隔的四个结点处，其余四个结点在另一面同样固定四根浮杆；两个相邻球形浮体通过一根定位索连接固定。

所述球形浮体和浮杆均为空心结构，浮杆为细长的空心圆管；环形张拉整体中的八边形索和定位索均为提供拉力的钢索。

八边形索受到两侧的八根浮杆提供的拉力，防止相邻两个球形浮体相互靠近，定位索连接固定相邻两个球形浮体，防止相邻两个球形浮体相互远离，保持相邻两个球形浮体的相对位置不变，进而保持环形张拉整体和球形浮体所围成的圆环不变形且达到平衡状态。

所述应力拉索一端固定在球形浮体上，另一端拉起应力索网，横向应力绳和竖向应力绳以经纬网形状布置在环形张拉整体所围成的圆环内，横向应力绳和竖向应力绳横竖交叉形成一张应力索网，横竖交叉时采用上下穿插的方式交叠，横向应力绳和竖向应力绳相交的结点上方设有连接装置，光伏板固定在连接装置上方。

所述光伏板通过连接装置固定在横向应力绳和竖向应力绳相交的结点处；

所述连接装置包括连接装置上半部分、连接钩、连接装置旋转部分、旋转滑轨、连接装置底座和插销；

连接装置设置在应力绳上方，光伏板设置在连接装置上方；连接装置上半部分和下半部分通过按压连接，按压时，连接装置上半部分的连接钩给下半部分的连接装置旋转部分施加压力，使连接装置旋转部分沿着旋转滑轨滑动，直至连接钩和连接装置旋转部分完全贴合，插入插销，通过螺丝将插销顶部固定在连接装置底座的右侧，使整个连接装置上半部分和下半部分紧密连接，拆卸光伏板时，只需拔出插销，然后将光伏板向上提起即可。

所述环形张拉整体和球形浮体围成的圆环，与横向应力绳、竖向应力绳、球形浮体、应力拉索和光伏板组成的结构达到平衡状态，即环形张拉整体式海上光伏发电平台达到平衡状态。

所述环形张拉整体式海上光伏发电平台安装包括如下步骤：

步骤a，将浮杆的一端和八边形索连接，另一端固定在球形浮体上，定位索在浮杆和八边形索形成的空间内部穿过和球形浮体连接，浮杆、八边形索、定位索和球形浮体形成环形张拉整体；

步骤b，应力拉索一端固定在球形浮体上，另一端拉起应力索网，应力拉索和横向应力绳、竖向应力绳均处于紧绷状态，三者处于环形张拉整体形成的圆环内部，横向应力绳和竖向应力绳横竖交叉形成一张应力索网，横竖交叉时采用上下穿插的方式交叠，形成一张经纬网形状的线网；

步骤c，连接装置上半部分通过螺丝与光伏板固定，连接装置上半部分和下半部分通过按压连接，再插入插销，使整个连接装置上半部分和下半部分紧密连接。

与相关技术相比，本发明有益效果如下：

（1）本发明采用环形张拉整体结构，有良好的承载能力，同时其重量较轻，又具有一定的弹性，漂浮平台在具有足够刚度的情况下，有效地提高了结构的稳定性，增加了整个光伏发电平台工作的安全性；

（2）所述应力索网能够有效避免因平台表面积水对光伏板和基础结构产生的破坏，大大延长了海上光伏发电平台的使用寿命；

（3）所述球形浮体、浮杆均为平台提供浮力，不需再额外安装浮筒等提供浮力的设施，使该平台具有耗材低、质量轻、结构简单、安装方便等优点；

（4）本发明在结构上高度对称，所述光伏板均匀分布在环形张拉整体内部的应力索网上，呈轴对称、中心对称分布，提高了该平台的抗破坏性；

（5）本发明的光伏板和应力索网的连接方式简单，通过连接装置按压连接，使得该平台的安装简单快捷；光伏板之间独立，如若有所损坏，更换方便。

附图说明

图1为本发明提供的环形张拉整体式海上光伏发电平台的整体结构三维示意图；

图2为本发明提供的环形张拉整体式海上光伏发电平台的俯视图；

图3为本发明提供的环形张拉整体式海上光伏发电平台的侧视图；

图4为本发明提供的连接装置的三维示意图；

图5为本发明提供的连接装置的主视图；

图6为本发明提供的连接装置的上半部分示意图；

图7为本发明提供的连接装置的下半部分的旋转部分示意图；

图8为本发明提供的连接装置的下半部分的滑轨部分示意图；

图中标记如下：

100-环形张拉整体，101-浮杆，102-八边形索，103-定位索，104-球形浮体，200-应力拉索，300-应力索网，301-横向应力绳，302-竖向应力绳，303-光伏板，400-连接装置，401-连接装置上半部分，402-连接钩，403-连接装置旋转部分，404-旋转滑轨，405-连接装置底座，406-插销。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示，一种环形张拉整体式海上光伏发电平台，包括环形张拉整体100、应力拉索200和应力索网300；

所述环形张拉整体100包括球形浮体104；

应力索网300包括横向应力绳301、竖向应力绳302和光伏板303；

所述球形浮体104设置在所述环形张拉整体100内部，所述应力拉索200一端固定在所述球形浮体104上，另一端拉起所述应力索网300，所述横向应力绳301和所述竖向应力绳302横竖交叉形成一张所述应力索网300，所述横向应力绳301和所述竖向应力绳302两两相交的结点上设有所述光伏板303，所述应力拉索200和所述应力索网300设置在所述环形张拉整体100所围成的圆环内。

所述环形张拉整体100还包括浮杆101、八边形索102和定位索103；

所述环形张拉整体100外形为一个圆环，设置有十六根定位索103和十六个球形浮体104，球形浮体104上设置有八根浮杆101，八根浮杆101在球形浮体104上呈中心对称分布，即半球形浮体104上固定有四根浮杆101，将其以定位索103方向为轴旋转180°则得到球形浮体104和八根浮杆101，浮杆101为整个装置提供部分浮力，八边形索102的八个结点处设置有左右两边各四根浮杆101，半球形浮体104上设置的四根浮杆101固定在八边形索102相间隔的四个结点处，其余四个结点在另一面同样固定四根浮杆101；两个相邻球形浮体104通过一根定位索103连接固定。

所述球形浮体104和浮杆101均为空心结构，浮杆101为细长的空心圆管；环形张拉整体100中的八边形索102和定位索103均为提供拉力的钢索。

八边形索102受到两侧的八根浮杆101提供的拉力，防止相邻两个球形浮体104相互靠近，定位索103连接固定相邻两个球形浮体104，防止相邻两个球形浮体104相互远离，保持相邻两个球形浮体104的相对位置不变，进而保持环形张拉整体100和球形浮体104所围成的圆环不变形且达到平衡状态。

所述应力拉索200一端固定在球形浮体104上，另一端拉起应力索网300，横向应力绳301和竖向应力绳302以经纬网形状布置在环形张拉整体100所围成的圆环内，横向应力绳301和竖向应力绳302横竖交叉形成一张应力索网300，横竖交叉时采用上下穿插的方式交叠，横向应力绳301和竖向应力绳302相交的结点上方设有连接装置400，光伏板303固定在连接装置400上方。

如图4-8所示，所述光伏板303通过连接装置400固定在横向应力绳301和竖向应力绳302相交的结点处；

所述连接装置400包括连接装置上半部分401、连接钩402、连接装置旋转部分403、旋转滑轨404、连接装置底座405和插销406；

连接装置400设置在应力绳上方，光伏板303设置在连接装置400上方；连接装置上半部分401和下半部分通过按压连接，按压时，连接装置上半部分401的连接钩402给下半部分的连接装置旋转部分403施加压力，使连接装置旋转部分403沿着旋转滑轨404滑动，直至连接钩402和连接装置旋转部分403完全贴合，插入插销406，通过螺丝将插销406顶部固定在连接装置底座405的右侧，使整个连接装置上半部分401和下半部分紧密连接，拆卸光伏板303时，只需拔出插销406，然后将光伏板303向上提起即可。

所述环形张拉整体100和球形浮体104围成的圆环，与横向应力绳301、竖向应力绳302、球形浮体104、应力拉索200和光伏板303组成的结构达到平衡状态，即环形张拉整体式海上光伏发电平台达到平衡状态。

本发明所述环形张拉整体式海上光伏发电平台的安装方法分为三个步骤：

步骤a，将浮杆101的一端和八边形索102连接，另一端固定在球形浮体104上，定位索103在浮杆101和八边形索102形成的空间内部穿过和球形浮体104连接，浮杆101、八边形索102、定位索103和球形浮体104形成环形张拉整体100；

步骤b，应力拉索200一端固定在球形浮体104上，另一端拉起应力索网300，应力拉索200和横向应力绳301、竖向应力绳302均处于紧绷状态，三者处于环形张拉整体100形成的圆环内部，横向应力绳301和竖向应力绳302横竖交叉形成一张应力索网300，横竖交叉时采用上下穿插的方式交叠，形成一张经纬网形状的线网；

步骤c，连接装置上半部分401通过螺丝与光伏板303固定，连接装置上半部分401和下半部分通过按压连接，再插入插销406，使整个连接装置上半部分401和下半部分紧密连接。

本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种环形张拉整体式海上光伏发电平台，其特征在于：

包括环形张拉整体（100）、应力拉索（200）和应力索网（300）；

所述环形张拉整体（100）包括球形浮体（104）；

应力索网（300）包括横向应力绳（301）、竖向应力绳（302）和光伏板（303）；

所述球形浮体（104）设置在所述环形张拉整体（100）内部，所述应力拉索（200）一端固定在所述球形浮体（104）上，另一端拉起所述应力索网（300），所述横向应力绳（301）和所述竖向应力绳（302）横竖交叉形成一张所述应力索网（300），所述横向应力绳（301）和所述竖向应力绳（302）两两相交的结点上设有所述光伏板（303），所述应力拉索（200）和所述应力索网（300）设置在所述环形张拉整体（100）所围成的圆环内；

所述环形张拉整体（100）还包括浮杆（101）、八边形索（102）和定位索（103）；

所述环形张拉整体（100）外形为一个圆环，设置有十六根定位索（103）和十六个球形浮体（104），球形浮体（104）上设置有八根浮杆（101），八根浮杆（101）在球形浮体（104）上呈中心对称分布，即半球形浮体（104）上固定有四根浮杆（101），将其以定位索（103）方向为轴旋转180°则得到球形浮体（104）和八根浮杆（101），浮杆（101）为整个装置提供部分浮力，八边形索（102）的八个结点处设置有左右两边各四根浮杆（101），半球形浮体（104）上设置的四根浮杆（101）固定在八边形索（102）相间隔的四个结点处，其余四个结点在另一面同样固定四根浮杆（101）；两个相邻球形浮体（104）通过一根定位索（103）连接固定。

2.如权利要求1所述的环形张拉整体式海上光伏发电平台，其特征在于：

所述球形浮体（104）和浮杆（101）均为空心结构，浮杆（101）为细长的空心圆管；环形张拉整体（100）中的八边形索（102）和定位索（103）均为提供拉力的钢索。

3.如权利要求2所述的环形张拉整体式海上光伏发电平台，其特征在于：

八边形索（102）受到两侧的八根浮杆（101）提供的拉力，防止相邻两个球形浮体（104）相互靠近，定位索（103）连接固定相邻两个球形浮体（104），防止相邻两个球形浮体（104）相互远离，保持相邻两个球形浮体（104）的相对位置不变，进而保持环形张拉整体（100）和球形浮体（104）所围成的圆环不变形且达到平衡状态。

4.如权利要求3所述的环形张拉整体式海上光伏发电平台，其特征在于：

所述应力拉索（200）一端固定在球形浮体（104）上，另一端拉起应力索网（300），横向应力绳（301）和竖向应力绳（302）以经纬网形状布置在环形张拉整体（100）所围成的圆环内，横向应力绳（301）和竖向应力绳（302）横竖交叉形成一张应力索网（300），横竖交叉时采用上下穿插的方式交叠，横向应力绳（301）和竖向应力绳（302）相交的结点上方设有连接装置（400），光伏板（303）固定在连接装置（400）上方。

5.如权利要求4所述的环形张拉整体式海上光伏发电平台，其特征在于：

所述光伏板（303）通过连接装置（400）固定在横向应力绳（301）和竖向应力绳（302）相交的结点处；

所述连接装置（400）包括连接装置上半部分（401）、连接钩（402）、连接装置旋转部分（403）、旋转滑轨（404）、连接装置底座（405）和插销（406）；

连接装置（400）设置在应力绳上方，光伏板（303）设置在连接装置（400）上方；连接装置上半部分（401）和下半部分通过按压连接，按压时，连接装置上半部分（401）的连接钩（402）给下半部分的连接装置旋转部分（403）施加压力，使连接装置旋转部分（403）沿着旋转滑轨（404）滑动，直至连接钩（402）和连接装置旋转部分（403）完全贴合，插入插销（406），通过螺丝将插销（406）顶部固定在连接装置底座（405）的右侧，使整个连接装置上半部分（401）和下半部分紧密连接，拆卸光伏板（303）时，只需拔出插销（406），然后将光伏板（303）向上提起即可。

6.如权利要求5所述的环形张拉整体式海上光伏发电平台，其特征在于：

所述环形张拉整体（100）和球形浮体（104）围成的圆环，与横向应力绳（301）、竖向应力绳（302）、球形浮体（104）、应力拉索（200）和光伏板（303）组成的结构达到平衡状态，即环形张拉整体式海上光伏发电平台达到平衡状态。

7.一种环形张拉整体式海上光伏发电平台的安装方法，安装如权利要求1-6中任意一项所述的环形张拉整体式海上光伏发电平台，其特征在于，包括如下步骤：

步骤a，将浮杆（101）的一端和八边形索（102）连接，另一端固定在球形浮体（104）上，定位索（103）在浮杆（101）和八边形索（102）形成的空间内部穿过和球形浮体（104）连接，浮杆（101）、八边形索（102）、定位索（103）和球形浮体（104）形成环形张拉整体（100）；

步骤b，应力拉索（200）一端固定在球形浮体（104）上，另一端拉起应力索网（300），应力拉索（200）和横向应力绳（301）、竖向应力绳（302）均处于紧绷状态，三者处于环形张拉整体（100）形成的圆环内部，横向应力绳（301）和竖向应力绳（302）横竖交叉形成一张应力索网（300），横竖交叉时采用上下穿插的方式交叠，形成一张经纬网形状的线网；

步骤c，连接装置上半部分（401）通过螺丝与光伏板（303）固定，连接装置上半部分（401）和下半部分通过按压连接，再插入插销（406），使整个连接装置上半部分（401）和下半部分紧密连接。