CN116639224B - 一种漂浮式刚性光伏支撑系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光伏支撑技术领域，尤其涉及一种漂浮式刚性光伏支撑系统，包括浮筒、支撑柱、第一连接杆和矩形支撑架，浮筒设置有多个，每个浮筒的顶端均垂直连接一个支撑柱，且每个浮筒的底端均通过锚链连接海底锚桩，多个支撑柱平行间隔设置在矩形支撑架的外缘上，多个第一连接杆分别设置在沿矩形支撑架的长度方向间隔设置的相邻两个浮筒之间，且第一连接杆的两端分别与两侧浮筒的侧壁铰接，矩形支撑架上均布有多个光伏组件。本发明的支撑系统在满足光伏组件正常发电的同时，于矩形支撑架的宽度方向形成两个开口，小型船舶能够通过矩形支撑架下方的两开口实现通航；同时，矩形支撑架下方的空间也可用于其他水上活动，从而提高了海面利用率。

Description

一种漂浮式刚性光伏支撑系统

技术领域

本发明涉及光伏支撑技术领域，尤其涉及一种漂浮式刚性光伏支撑系统。

背景技术

光伏支撑系统是光伏组件搭建的基础，良好的光伏支撑系统可以显著降低光伏设备前期的建设成本和后期的维护成本，而光伏支撑系统根据固定方式的不同，可分为固定式和漂浮式两大类。

在当今土地资源越发紧张的背景下，光伏设备主要设置在海上，且有向着深海更开阔处发展的趋势。对于海洋环境，由于固定式光伏支撑系统随着水深的增加，安装建造成本也将大幅增加，而漂浮式光伏支撑系统则无此缺陷，这就导致漂浮式光伏支撑系统更加适应海洋环境，尤其是深海环境。

目前，漂浮式光伏支撑系统有刚性和柔性两大类，其中，刚性支撑系统为通过密布多个浮管或浮筒连接成排实现漂浮，多个浮管或浮筒上方设置装有光伏组件的支架，且支架距离水面的距离较近；柔性支撑系统通过将能够有效适应水面的柔性膜贴设在水面上实现漂浮，且装有光伏组件的浮力环随波浪起伏。这两种类型的漂浮式光伏支撑系统虽然都能够实现对光伏组件的漂浮，但也都占据了大片海域作业面，降低了海面利用率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种能够提高海面利用率的漂浮式刚性光伏支撑系统。

本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种漂浮式刚性光伏支撑系统，包括浮筒、支撑柱、第一连接杆和矩形支撑架，浮筒设置有多个，每个浮筒的顶端均垂直连接一个支撑柱，且每个浮筒的底端均通过锚链连接海底锚桩，多个支撑柱平行间隔设置在矩形支撑架的外缘上，多个第一连接杆分别设置在沿矩形支撑架的长度方向间隔设置的相邻两个浮筒之间，且第一连接杆的两端分别与两侧浮筒的侧壁铰接，矩形支撑架上均布有多个光伏组件。

优选地，支撑柱上设置有轴向升降装置，矩形支撑架的外缘分别与多个轴向升降装置连接并可随轴向升降装置轴向移动，且多个轴向升降装置均与控制器信号连接。

优选地，支撑柱内部中空，且支撑柱靠近顶端的侧壁上开设有贯通孔，轴向升降装置包括升降气缸、升降框架和提拉索，升降气缸与控制器信号连接并轴向设置在支撑柱的内部，升降框架能够沿支撑柱升降地套设在支撑柱上，且升降框架的外部与矩形支撑架的外缘固定，提拉索的一端穿接固定在升降气缸的驱动端上，提拉索的另一端从贯通孔穿出支撑柱的侧壁并与升降框架铰接。

优选地，支撑柱的外部轴向设置有齿轮滑道，升降框架内铰接有能够相对铰接点自由转动的齿轮，齿轮滑道与齿轮相啮合。

优选地，光伏组件与升降气缸电连接。

优选地，支撑柱的顶端设置有定滑轮和转动电机，转动电机的输出端缠绕有拉索，拉索的末端设有拉力传感器，拉索绕过定滑轮，且拉力传感器与矩形支撑架铰接，转动电机和拉力传感器均与控制器信号连接。

优选地，拉索与拉力传感器之间设有阻尼器。

优选地，矩形支撑架包括支撑主梁和支撑次梁，多个支撑主梁围构出矩形框架，多个支撑次梁交错设置在矩形框架内并分隔出多个安装空间，多个光伏组件一一对应地设置在安装空间内。

优选地，拉索以绷紧状态连接在支撑主梁和支撑次梁的连接节点处或支撑次梁与支撑次梁的连接节点处。

优选地，光伏组件与转动电机连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

在海上环境下，本发明的漂浮式刚性光伏支撑系统通过浮筒、支撑柱、第一连接杆和矩形支撑架的设置，在满足光伏组件正常发电的同时，于矩形支撑架的宽度方向形成两个开口，小型船舶能够通过矩形支撑架下方的两开口实现通航；同时，矩形支撑架下方的空间也可用于其他水上活动，从而提高了海面利用率。

附图说明

图1是本发明实施例中，漂浮式刚性光伏支撑系统的结构示意图。

图2是本发明实施例中，漂浮式刚性光伏支撑系统上，支撑柱的详细结构示意图。

图3是本发明实施例中，漂浮式刚性光伏支撑系统上，升降框架部分的俯视结构示意图。

图4是本发明实施例中，漂浮式刚性光伏支撑系统上，拉索与矩形支撑架连接部分的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、浮筒 7、提拉索

2、支撑柱 8、齿轮滑道

3、第一连接杆 9、齿轮

4、矩形支撑架 10、第二连接杆

41、支撑主梁 11、定滑轮

42、支撑次梁 12、转动电机

5、升降气缸 13、拉索

6、升降框架 14、阻尼器

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。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。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

参见图1，本实施例提供一种漂浮式刚性光伏支撑系统，包括浮筒1、支撑柱2、第一连接杆3和矩形支撑架4，浮筒1设置有多个，每个浮筒1的顶端均垂直连接一个支撑柱2，且每个浮筒1的底端均通过锚链连接海底锚桩(图中未示出)，多个支撑柱2平行间隔设置在矩形支撑架4的外缘上，多个第一连接杆3分别设置在沿矩形支撑架4的长度方向间隔设置的相邻两个浮筒1之间，且第一连接杆3的两端分别与两侧浮筒1的侧壁铰接，矩形支撑架4上均布有多个光伏组件(图中未示出)。

在海上环境下，本实施例的漂浮式刚性光伏支撑系统通过浮筒1、支撑柱2、第一连接杆3和矩形支撑架4的设置，在满足光伏组件正常发电的同时，于矩形支撑架4的宽度方向形成两个开口，小型船舶能够通过矩形支撑架4下方的两开口实现通航；同时，矩形支撑架4下方的空间也可用于其他水上活动，从而提高了海面利用率。

需要说明的是，第一连接杆3的铰接设置，能够在保证浮筒1间相对位置的同时，减小海水持续波动带来的连接节点处疲劳载荷的影响。

较佳地，参见图1，在本实施例中，浮筒1设有六个，且沿矩形支撑架4长度方向的两边缘分别平行间隔设置有三个。

优选地，支撑柱2上设置有轴向升降装置，矩形支撑架4的外缘分别与多个轴向升降装置连接并可随轴向升降装置轴向移动，且多个轴向升降装置均与控制器信号连接。

需要说明的是，在需要对矩形支撑架4进行高度调节时，通过给控制器输入控制信号，即可由控制器控制多个轴向升降装置同步轴向移动，从而实现对矩形支撑架4高度的实时调节。

轴向升降装置的设置能够实现对光伏组件高度的实时调节，通过调低矩形支撑架4的高度，可以更加方便地实现对光伏组件的维修更换，也有利于在运输途中或发生较大风浪时，以降低重心的方式增强稳定性。

优选地，参见图2，支撑柱2内部中空，且支撑柱2靠近顶端的侧壁上开设有贯通孔，轴向升降装置包括升降气缸5、升降框架6和提拉索7，升降气缸5与控制器(图中未示出)信号连接并轴向设置在支撑柱2的内部，升降框架6能够沿支撑柱2升降地套设在支撑柱2上，且升降框架6的外部与矩形支撑架4的外缘固定，提拉索7的一端穿接固定在升降气缸5的驱动端上，提拉索7的另一端从贯通孔穿出支撑柱2的侧壁并与升降框架6铰接。

轴向升降装置的工作原理为：升降气缸5在控制器的控制下升降，从而通过提拉索7带动升降框架6沿支撑柱2轴向升降，又由于升降框架6的外部与矩形支撑架4的外缘固定，从而使矩形支撑架4随着升降气缸5的升降而同步升降，进而实现对矩形支撑架4高度的调节。

优选地，参见图2和图3，支撑柱2的外部轴向设置有齿轮滑道8，升降框架6内铰接有能够相对铰接点自由转动的齿轮9，齿轮滑道8与齿轮9相啮合。齿轮滑道8与齿轮9的啮合连接，能够为升降框架6沿支撑柱2的轴向升降提供导向，有利于保证升降气缸5与升降框架6的同步升降。

较佳地，参见图3，在本实施例中，升降框架6内设有第二连接杆10，齿轮9穿设在第二连接杆10上且能够在第二连接杆10上转动。

优选地，光伏组件与升降气缸5电连接，以使光伏组件产生的电能能够直接供给给升降气缸5使用。

优选地，参见图2，支撑柱2的顶端设置有定滑轮11和转动电机12，转动电机12的输出端缠绕有拉索13，拉索13的末端设有拉力传感器(图中未示出)，拉索13绕过定滑轮11，且拉力传感器与矩形支撑架4铰接，转动电机12和拉力传感器均与控制器信号连接。

需要说明的是，本实施例的漂浮式刚性光伏支撑系统在使用前，预先在控制器内设定拉力标准值，若拉力传感器传输给控制器的拉力值低于拉力标准值，则控制器控制转动电机12缓慢转动，从而带动拉索13逐渐拉紧，直至拉力传感器传输给控制器的拉力值等于拉力标准值；反之，若拉力传感器传输给控制器的拉力值高于拉力标准值，则控制器控制转动电机12缓慢反向转动，从而带动拉索13逐渐放松，直至拉力传感器传输给控制器的拉力值等于拉力标准值。

当光伏组件安装到矩形支撑架4上后，矩形支撑架4在自重和附加载荷作用下主要受到向下的压力，拉索13的设置能够减小矩形支撑架4的局部受力，保证矩形支撑架4的受力安全。

优选地，参见图4，拉索13与拉力传感器(图中未示出)之间设有阻尼器14，以减缓由于海上往复动荷载造成的拉索13应力快速变化，减小拉索13的疲劳损伤。

优选地，参见图1，矩形支撑架4包括支撑主梁41和支撑次梁42，多个支撑主梁41围构出矩形框架，多个支撑次梁42交错设置在矩形框架内并分隔出多个安装空间，多个光伏组件(图中未示出)一一对应地设置在安装空间内。矩形支撑架4的结构设置，能够尽可能地充分利用矩形支撑架4上的空间，保证光伏组件的相对位置稳定，从而安装较多的光伏组件，保证光伏发电效率。

优选地，参见图1，拉索13以绷紧状态连接在支撑主梁41和支撑次梁42的连接节点处或支撑次梁42与支撑次梁42的连接节点处。以减小局部受力，延长支撑主梁41和支撑次梁42的使用寿命。

较佳地，参见图1，在本实施例中，每个支撑柱2的顶端对应设置有多套包括定滑轮11、转动电机12和拉索13的结构形式，且每套结构形式中的拉索13均以绷紧状态分别与支撑主梁41和支撑次梁42的连接节点或支撑次梁42与支撑次梁42的连接节点连接，以进一步减小局部受力，延长支撑主梁41和支撑次梁42的使用寿命。

优选地，光伏组件与转动电机12连接，以使光伏组件产生的电能能够直接供给给转动电机12使用。

需要说明的是，本发明的漂浮式刚性光伏支撑系统上，各部件的结构尺寸、数量等参数由具体工况计算确定。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种漂浮式刚性光伏支撑系统，其特征在于，包括浮筒（1）、支撑柱（2）、第一连接杆（3）和矩形支撑架（4），所述浮筒（1）设置有多个，每个所述浮筒（1）的顶端均垂直连接一个所述支撑柱（2），且每个所述浮筒（1）的底端均通过锚链连接海底锚桩，多个所述支撑柱（2）平行间隔设置在所述矩形支撑架（4）的外缘上，多个所述第一连接杆（3）分别设置在沿所述矩形支撑架（4）的长度方向间隔设置的相邻两个所述浮筒（1）之间，且所述第一连接杆（3）的两端分别与两侧所述浮筒（1）的侧壁铰接，所述矩形支撑架（4）上均布有多个光伏组件；所述支撑柱（2）上设置有轴向升降装置，所述矩形支撑架（4）的外缘分别与多个所述轴向升降装置连接并可随所述轴向升降装置轴向移动，且多个所述轴向升降装置均与控制器信号连接；所述支撑柱（2）的顶端设置有定滑轮（11）和转动电机（12），所述转动电机（12）的输出端缠绕有拉索（13），所述拉索（13）的末端设有拉力传感器，所述拉索（13）绕过所述定滑轮（11），且所述拉力传感器与所述矩形支撑架（4）铰接，所述转动电机（12）和所述拉力传感器均与所述控制器信号连接；所述支撑柱（2）内部中空，且所述支撑柱（2）靠近顶端的侧壁上开设有贯通孔，所述轴向升降装置包括升降气缸（5）、升降框架（6）和提拉索（7），所述升降气缸（5）与所述控制器信号连接并轴向设置在所述支撑柱（2）的内部，所述升降框架（6）能够沿所述支撑柱（2）升降地套设在所述支撑柱（2）上，且所述升降框架（6）的外部与所述矩形支撑架（4）的外缘固定，所述提拉索（7）的一端穿接固定在所述升降气缸（5）的驱动端上，所述提拉索（7）的另一端从所述贯通孔穿出所述支撑柱（2）的侧壁并与所述升降框架（6）铰接；所述支撑柱（2）的外部轴向设置有齿轮滑道（8），所述升降框架（6）内铰接有能够相对铰接点自由转动的齿轮（9），所述齿轮滑道（8）与所述齿轮（9）相啮合。

2.根据权利要求1所述的漂浮式刚性光伏支撑系统，其特征在于，所述光伏组件与所述升降气缸（5）电连接。

3.根据权利要求1所述的漂浮式刚性光伏支撑系统，其特征在于，所述拉索（13）与所述拉力传感器之间设有阻尼器（14）。

4.根据权利要求1所述的漂浮式刚性光伏支撑系统，其特征在于，所述矩形支撑架（4）包括支撑主梁（41）和支撑次梁（42），多个所述支撑主梁（41）围构出矩形框架，多个所述支撑次梁（42）交错设置在所述矩形框架内并分隔出多个安装空间，多个所述光伏组件一一对应地设置在所述安装空间内。

5.根据权利要求4所述的漂浮式刚性光伏支撑系统，其特征在于，所述拉索（13）以绷紧状态连接在所述支撑主梁（41）和所述支撑次梁（42）的连接节点处或所述支撑次梁（42）与所述支撑次梁（42）的连接节点处。

6.根据权利要求1所述的漂浮式刚性光伏支撑系统，其特征在于，所述光伏组件与所述转动电机（12）连接。