CN116556298A - 大跨度海洋光伏平台、该平台的施工结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大跨度海洋光伏平台、该平台的施工结构及施工方法，其中，光伏平台由下至上依次包括钢管桩、安装在钢管桩顶部的桩帽、安装在桩帽上的支撑桁架以及安装在支撑桁架上的光伏组件；支撑桁架由多个空间桁架连接而成；本申请空间桁架，具有上下两层架体，上层架体可铺设光伏板，下层架体可安装变压器等变电设备及铺设电缆，解决了传统光伏电站需要另外单独安装变电设备的问题，并且平台整体承载能力强，自重轻，可适应更复杂的海洋环境，光伏组件的前期安装和后期维护均更加方便。

Description

大跨度海洋光伏平台、该平台的施工结构及施工方法

技术领域

本发明涉及海洋光伏技术领域，具体涉及一种大跨度海洋光伏平台、该平台的施工结构及施工方法。

背景技术

传统的海洋光伏平台多为固定式光伏支撑结构，其采用多桩框架式承载结构，框架为单层结构，整个平台承载力较差，使得这种结构的海洋光伏平台存在如下问题：一、由于海上环境复杂多变，传统的海洋光伏平台的光伏设备等极易受到损坏；二、不管是变电设备的架设，还是光伏设备的后期维护，均会受到海洋条件的限制；三、在施工时，多采用沉桩-吊装支撑结构-安装设备的施工流程，沉桩数量多。

基于上述情况的考虑，传统的海洋光伏平台均建设在离海岸较近的海域内，这在一定程度上限制了海洋光伏的规模以及向深海的发展，并且施工窗口期长，施工成本高。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种承载力强的大跨度海洋光伏平台。

进一步，本申请还提供一种大跨度海洋光伏平台的施工结构。

进一步，本申请还提供一种大跨度海洋光伏平台的施工方法。

本发明所采用的技术方案是：

大跨度海洋光伏平台，该平台由下至上依次包括钢管桩、安装在所述钢管桩顶部的桩帽、安装在所述桩帽上的支撑桁架以及安装在所述支撑桁架上的光伏组件；所述支撑桁架由多个空间桁架连接而成。

进一步，每个所述空间桁架均由多个平面华伦桁架首尾相接围合而成，在每个所述空间桁架的顶部和底部分别形成中空的上层架体和下层架体，所述上层架体内间隔安装有多根支撑缆绳；所述光伏组件包括光伏板、变电设备以及连接所述光伏板和变电设备的电缆，所述光伏板沿所述上层架体铺设、且位于所述支撑缆绳上，所述变电设备安装在所述下层架体上，所述电缆沿所述下层架体铺设。

进一步，本申请提供一种大跨度海洋光伏平台的施工结构，该施工结构用于架设上述大跨度海洋光伏平台，施工结构包括支撑组件和吊装组件，所述支撑组件包括支撑腿和顶推机构，所述吊装组件包括横向滑轨和用于吊起支撑桁架和光伏组件的天车；所述支撑腿和顶推机构分别安装在所述桩帽上，所述横向滑轨为两根，两根横向滑轨架设在所述桩帽上、且由所述支撑腿支撑、并可由所述顶推机构顶起并移动，所述天车安装在两根所述横向滑轨上、且可沿所述横向滑轨移动。

进一步，所述天车包括纵向滑轨和吊车，所述纵向滑轨为相互平行的两根，两根纵向滑轨均跨设于所述横向滑轨上、且可沿所述横向滑轨滑动，所述吊车滑动安装在所述纵向滑轨上。

进一步，所述天车还包括横向支架和纵向支架，所述横向支架滑动安装在所述横向滑轨上，所述纵向滑轨的两端分别固定安装在所述横向支架上，所述纵向支架的两端滑动安装在所述纵向滑轨上，所述吊车安装在所述纵向支架的中部。

进一步，所述天车还包括置物板，该置物板跨设于所述横向支架上。

进一步，所述顶推机构包括导轨、千斤顶和安装座，所述导轨安装在所述桩帽上，所述安装座滑动安装在所述导轨上，所述千斤顶安装在所述安装座上。

进一步，本申请提供一种大跨度海洋光伏平台的施工方法，包括如下步骤：

S1、在施工海域内确定当前施工区域以及与所述当前施工区域相邻的待施工区域；

S2、在所述当前施工区域进行沉桩并在每个桩上安装桩帽；

S3、将施工结构安装在当前施工区域内的桩帽上，该施工结构为上述的施工结构；

S4、在当前施工区域内，通过施工结构的天车将支撑桁架和光伏组件吊起，将支撑桁架安装在桩帽上，并在所述支撑桁架上铺设光伏组件；同时，在待施工区域内进行沉桩并在每个桩上安装桩帽；

S5、在待施工区域内的桩帽上安装支撑腿和顶推机构；

S6、当前施工区域施工完成后，顶推机构不断将吊装组件顶起并向待施工区域移动，直至将吊装组件架设在待施工区域内，实现待施工区域内施工结构的架设；同时，拆除当前施工区域内的支撑腿和顶推机构；

S7、将步骤S6中完成施工结构架设的待施工区域确定为当前施工区域，并将与该当前施工区域相邻的区域确定为待施工区域；重复步骤S4～S6，直至完成整个施工海域内光伏平台的施工。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本申请实施例1所提供的大跨度海洋光伏平台的结构示意图；

图2为本申请实施例1所提供的支撑桁架的结构示意图；

图3为本申请实施例1所提供的空间桁架的结构示意图；

图4为本申请实施例2所提供的大跨度海洋光伏平台的施工结构示意图；

图5为图4的A部放大图；

图6为本申请实施例2所提供的支撑组件的安装结构示意图。

其中，钢管桩1、桩帽2、支撑桁架3、华伦桁架31、支撑缆绳32、光伏板4、支撑腿5、顶推机构6、导轨61、安装座62、千斤顶63、横向滑轨7、天车8、横向支架81、纵向滑轨82、纵向支架83、吊车84、置物板85。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例1

参见图1～图3，本实施例提供一种大跨度海洋光伏平台，该平台由下至上依次包括钢管桩1、安装在钢管桩1顶部的桩帽2、安装在桩帽2上的支撑桁架3以及安装在支撑桁架3上的光伏组件；支撑桁架3由多个空间桁架连接而成。

具体的，参见图3，空间桁架为矩形体的框架结构，支撑桁架3由多个空间桁架连接而成。每个空间桁架均由多个平面华伦桁架31首尾相接围合而成，平面华伦桁架31形成空间桁架的侧面；在每个空间桁架的顶部和底部分别形成中空的上层架体和下层架体，上层架体内间隔安装有多根支撑缆绳32，起辅助支撑作用。光伏组件包括光伏板4、变电设备以及连接光伏板4和变电设备的电缆，光伏板4沿上层架体铺设、且位于支撑缆绳32上，由华伦桁架31和支撑缆绳32进行制成，变电设备安装在下层架体上，电缆沿下层架体铺设。

平面华伦桁架31可预制，可装配，并且抗弯抗剪能力强，本实施例通过将平面华伦桁架31首尾连接形成具有上下两层架体结构的空间桁架，大大提高了空间桁架的承载力；在上层架体内设置多跟支撑缆绳32作为辅助制成，缆绳具有很好的防腐能力，同时又可以实现整个结构的轻量化设计，降低成本。将光伏组件安装在每个空间桁架上，多个空间桁架呈阵列式布置和拼接，构成本实施例光伏平台的上部结构，整个上部结构落在桩帽2上，由钢管桩1进行支撑，整体承载能力强，自重轻，可适应更复杂的海洋环境，光伏组件的前期安装和后期维护均更加方便。

采用本实施例结构的空间桁架，具有上下两层架体，上层架体可铺设光伏板4，下层架体可安装变压器等变电设备及铺设电缆，解决了传统光伏电站需要另外单独安装变电设备的问题。

由于海洋光伏平台承载力强，在后期维护方面，海洋光伏平台可以承受维修产生的人防荷载，且空间桁架体系在局部受到破坏后可以内部进行应力重分布，不会导致完全失效，因此本结构维护修复较为简便，不会造成财产重大损失。

实施例2

参见图4～图6，本实施例提供一种大跨度海洋光伏平台的施工结构，该施工结构用于架设实施例1的大跨度海洋光伏平台。

施工结构包括支撑组件和吊装组件，支撑组件包括支撑腿5和顶推机构6，吊装组件包括横向滑轨7和用于吊起支撑桁架3和光伏组件的天车8；支撑腿5和顶推机构6分别安装在桩帽2上，横向滑轨7为两根，两根横向滑轨7架设在桩帽2上、且由支撑腿5支撑、并可由顶推机构6顶起并移动，天车8安装在两根横向滑轨7上、且可沿横向滑轨7移动。

施工时，可在第一个施工区域架设上述施工结构，天车8在横向滑轨7上移动，不断吊起支撑桁架3和光伏组件，进行支撑桁架3和光伏组件的安装；安装完成后，可利用顶推机构6将横向滑轨7顶起并移动至与第一个施工区域相邻的第二个施工区域，待横向滑轨7完全移动至第二个施工区域后，再通过天车8在横向滑轨7上移动，吊起支撑桁架3和光伏组件，实现第二个施工区域内支撑桁架3和光伏组件的安装。

采用上述施工结构，可在第一个施工区域施工时，同时进行第二个施工区域的沉桩施工，实现边沉桩，边铺设支撑桁架3和光伏组件，实现光伏平台建设的步履式施工，大大减少沉桩施工的窗口期。

天车8包括纵向滑轨82和吊车84，纵向滑轨82为相互平行的两根，两根纵向滑轨82均跨设于横向滑轨7上、且可沿横向滑轨7滑动，吊车84滑动安装在纵向滑轨82上。

具体的，天车8还包括横向支架81和纵向支架83，横向支架81为两组，两组横向支架81分别滑动安装在对应的横向滑轨7上；纵向滑轨82的两端分别固定安装在对应的横向支架81上，跨设于两组横向支架81之间；纵向支架83的两端滑动安装在对应端的纵向滑轨82上，跨设于两根纵向滑轨82之间，使得纵向支架83可沿纵向滑轨82滑动；吊车84安装在纵向支架83的中部。

通过横向滑轨7和纵向滑轨82，使得吊车84可在施工区域内沿横向滑轨7横向移动以及沿纵向滑轨82纵向移动，将支撑桁架3和光伏组件吊至需要的位置，便于支撑桁架3和光伏组件的安装。

为了临时放置施工材料或设备，天车8还包括置物板85，该置物板85跨设于横向支架81上，置物板85的两端分别与对应端的横向支架81固定。

顶推机构6为市售产品，如可采用江苏凯恩特机械设备制造有限公司生产的、型号为KET-B的步履式智能顶推液压系统。顶推机构6包括导轨61、千斤顶63和安装座62，导轨61安装在桩帽2上，安装座62滑动安装在导轨61上，千斤顶63安装在安装座62上。

顶推机构6用于将横向滑轨7顶起并移动。工作时，先通过千斤顶63顶出，将横向滑轨7顶起，悬空在支撑腿5的上方；再通过安装座62的滑动，带动千斤顶63以及由千斤顶63支撑的横向滑轨7沿导轨61方向移动一定距离；移动到位后，千斤顶63收回，横向滑轨7下落至对应的支撑腿5上，然后安装座62带动千斤顶63回位，完成横向滑轨7的一次移动；通过重复千斤顶63顶起-安装座62移动-千斤顶63收回-安装座62回位等动作，可将横向滑轨7移动至下一个施工区域，将吊装组件整体移动并架设到下一个施工区域上，实现下一个施工区域的平台建设施工。

在施工时，钢管桩1通过安装于其上的桩帽2支撑整个施工结构；施工完成后，钢管桩1通过安装于其上的桩帽2支撑光伏平台上部的支撑桁架3和光伏组件。

施工结构的支撑组件可根据两根横向滑轨7之间的间距，安装在对应位置的桩帽2上，保证相邻两个支撑腿5之间、相邻两个顶推机构6之间的间距相等。

顶推机构6的导轨61的安装方向可根据实际施工区域设置。其可沿横向设置，实现横向滑轨7的横向移动，也可以沿纵向设置，实现横向滑轨7的纵向移动。

实施例3

本实施例提供一种大跨度海洋光伏平台的施工方法，包括如下步骤：

S1、在施工海域内确定当前施工区域以及与当前施工区域相邻的待施工区域。

当前施工区域为当前进行光伏平台施工的区域，待施工区域为下一个进行光伏平台施工的区域。第一个当前施工区域施工完成后，第一个待施工区域成为第二个当前施工区域，并将与该第二个当前施工区域相邻的区域确定为第二个待施工区域。如此重复，直至完成光伏平台的安装施工。

S2、在当前施工区域进行沉桩并在每个桩上安装桩帽2。

在当前施工区域内进行钢管桩1的沉桩施工，并在每个钢管桩1上安装桩帽2。钢管桩1呈阵列式布置，钢管桩1之间的间距根据光伏平台的设计确定。

S3、将施工结构安装在当前施工区域内的桩帽2上，该施工结构为实施例2的施工结构。

具体的，根据两根横向滑轨7之间的间距，确定需要安装支撑组件的桩帽2，将支撑组件分别安装在对应的桩帽2上。

在一种示例性实施例中，当前施工区域内阵列式横向布置三排、纵向布置六列钢管桩1，共十八根，每根钢管桩1上均安装桩帽2；根据两根横向滑轨7之间的间距，分别在第一排和第三排桩帽2上分别安装支撑腿5和顶推机构6，第二排桩帽2上不安装；两根横向滑轨7分别对应铺设在第一排和第三排的支撑腿5上，由对应的支撑腿5支撑，顶推机构6位于对应横向滑轨7的下方，顶推机构6的导轨61沿横向滑轨7长度方向设置，与横向滑轨7方向一致。

在横向滑轨7上架设天车8，天车8的横向支架81分别滑动安装在两根横向滑轨7上，完成施工架构的架设。

S4、在当前施工区域内，通过施工结构的天车8将支撑桁架3和光伏组件吊起，将支撑桁架3安装在桩帽2上，并在支撑桁架3上铺设光伏组件；同时，在待施工区域内进行沉桩并在每个桩上安装桩帽2。

在当前施工区域内架设好施工结构后，即可进行当前施工区域内光伏平台的安装施工。安装时，通过天车8将支撑桁架3和光伏组件吊起，按照实施例1的结构，完成支撑桁架3的组装以及光伏组件的安装。

在进行当前施工区域的光伏平台安装施工时，可同时在待施工区域内进行沉桩并安装桩帽2，减少施工窗口期。

S5、在待施工区域内的桩帽2上安装支撑腿5和顶推机构6。

支撑腿5和顶推机构6的安装可与当前施工区域的光伏平台安装同时进行，也可以在当前施工区域的光伏平台安装完成后进行。

本实施例中，当前施工区域的光伏平台安装完成后，边在待施工区域的桩帽2上安装支撑腿5和顶推机构6，边向待施工区域移动横向滑轨7。

S6、当前施工区域施工完成后，顶推机构6不断将吊装组件顶起并向待施工区域移动，直至将吊装组件架设在待施工区域内，实现待施工区域内施工结构的架设；同时，拆除当前施工区域内的支撑腿5和顶推机构6。

具体的，当前施工区域施工安装后，通过当前施工区域的顶推机构6将横向滑轨7向上顶起，并向待施工区域移动一列钢管桩1的距离；移动到位后，顶推机构6的千斤顶63收回，横向滑轨7的前端下落到待施工区域的第一列支撑腿5上，并由当前施工区域和待施工区域内对应的支撑腿5支撑，顶推机构6回位，完成吊装组件的一次步履式移动；如此重复，与横向滑轨7对应的顶推机构6不断顶起、收回、回位，直至将吊装组件完全移动至待施工区域内，实现待施工区域内施工结构的架设。

施工时，可以边移动施工结构，边拆除当前施工区域内的支撑腿5和顶推机构6，也可以在施工结构整体移动至待施工区域内后，再拆除当前施工区域内的支撑腿5。

S7、将步骤S6中完成施工结构架设的待施工区域确定为当前施工区域，并将与该当前施工区域相邻的区域确定为待施工区域；重复步骤S4～S6，直至完成整个施工海域内光伏平台的施工。

当整个施工结构全部移动至第一个待施工区域内后，将步骤S6中完成施工结构架设的第一个待施工区域确定为第二个当前施工区域，并将与该第二个当前施工区域相邻的区域确定为第二个待施工区域；分别在第二个当前施工区域内进行光伏平台的安装，同时在第二个待施工区域内进行钢管桩1的沉桩及安装桩帽2。如此重复，完成整个施工海域内光伏平台的施工后，拆除施工结构即可。

采用本实施例施工方法，可实现由近海到远海的步履式施工结构的架设，在架设施工结构的同时，穿插性的进行光伏平台的安装施工，从而实现由近海到远海的大跨度海洋光伏平台的施工建设，减少施工窗口期，减少对海洋环境的影响。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、系统和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、系统、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、系统、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.大跨度海洋光伏平台，其特征在于，该平台由下至上依次包括钢管桩、安装在所述钢管桩顶部的桩帽、安装在所述桩帽上的支撑桁架以及安装在所述支撑桁架上的光伏组件；所述支撑桁架由多个空间桁架连接而成。

2.根据权利要求1所述的大跨度海洋光伏平台，其特征在于，每个所述空间桁架均由多个平面华伦桁架首尾相接围合而成，在每个所述空间桁架的顶部和底部分别形成中空的上层架体和下层架体，所述上层架体内间隔安装有多根支撑缆绳；所述光伏组件包括光伏板、变电设备以及连接所述光伏板和变电设备的电缆，所述光伏板沿所述上层架体铺设、且位于所述支撑缆绳上，所述变电设备安装在所述下层架体上，所述电缆沿所述下层架体铺设。

3.大跨度海洋光伏平台的施工结构，其特征在于，该施工结构用于架设权利要求1或2所述的大跨度海洋光伏平台，施工结构包括支撑组件和吊装组件，所述支撑组件包括支撑腿和顶推机构，所述吊装组件包括横向滑轨和用于吊起支撑桁架和光伏组件的天车；所述支撑腿和顶推机构分别安装在所述桩帽上，所述横向滑轨为两根，两根横向滑轨架设在所述桩帽上、且由所述支撑腿支撑、并可由所述顶推机构顶起并移动，所述天车安装在两根所述横向滑轨上、且可沿所述横向滑轨移动。

4.根据权利要求3所述的大跨度海洋光伏平台的施工结构，其特征在于，所述天车包括纵向滑轨和吊车，所述纵向滑轨为相互平行的两根，两根纵向滑轨均跨设于所述横向滑轨上、且可沿所述横向滑轨滑动，所述吊车滑动安装在所述纵向滑轨上。

5.根据权利要求4所述的大跨度海洋光伏平台的施工结构，其特征在于，所述天车还包括横向支架和纵向支架，所述横向支架滑动安装在所述横向滑轨上，所述纵向滑轨的两端分别固定安装在所述横向支架上，所述纵向支架的两端滑动安装在所述纵向滑轨上，所述吊车安装在所述纵向支架的中部。

6.根据权利要求5所述的大跨度海洋光伏平台的施工结构，其特征在于，所述天车还包括置物板，该置物板跨设于所述横向支架上。

7.根据权利要求3所述的大跨度海洋光伏平台的施工结构，其特征在于，所述顶推机构包括导轨、千斤顶和安装座，所述导轨安装在所述桩帽上，所述安装座滑动安装在所述导轨上，所述千斤顶安装在所述安装座上。

8.大跨度海洋光伏平台的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在施工海域内确定当前施工区域以及与所述当前施工区域相邻的待施工区域；

S2、在所述当前施工区域进行沉桩并在每个桩上安装桩帽；

S3、将施工结构安装在当前施工区域内的桩帽上，该施工结构为权利要求3～7中任一项所述的施工结构；

S4、在当前施工区域内，通过施工结构的天车将支撑桁架和光伏组件吊起，将支撑桁架安装在桩帽上，并在所述支撑桁架上铺设光伏组件；同时，在待施工区域内进行沉桩并在每个桩上安装桩帽；

S5、在待施工区域内的桩帽上安装支撑腿和顶推机构；

S6、当前施工区域施工完成后，顶推机构不断将吊装组件顶起并向待施工区域移动，直至将吊装组件架设在待施工区域内，实现待施工区域内施工结构的架设；同时，拆除当前施工区域内的支撑腿和顶推机构；

S7、将步骤S6中完成施工结构架设的待施工区域确定为当前施工区域，并将与该当前施工区域相邻的区域确定为待施工区域；重复步骤S4～S6，直至完成整个施工海域内光伏平台的施工。