CN117134685A - 高空柔性光伏电站系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高空柔性光伏电站系统，包括多个浮空器、多个锚索和多个连接索，采用浮空器和连接在浮空器之间的连接索作为光伏组件的承载结构，无需占用地面面积，还通过锚固在浮空器与地面锚碇基础之间的锚索实现浮空器在空中的稳定性。高空柔性光伏电站系统实现了在高空建立光伏电站，达到节约土地，提高光伏电站的发电效率的目的。并且，由于锚索和连接索具有一定的柔性，使电站的维修过程更加安全、快捷，还起到缓冲、减力的效果，避免产生共振响应或强烈震动造成损坏，从而保护高空柔性光伏电站系统的结构。

Description

高空柔性光伏电站系统

技术领域

本申请属于光伏技术领域，尤其涉及一种高空柔性光伏电站系统。

背景技术

得益于光伏技术的快速发展，太阳能将肩负推动能源结构绿色低碳化的历史使命，为国家的可持续发展贡献力量。但是光伏用地已成为制约我国光伏产业发展的突出问题，并且当前保障粮食安全的任务十分艰巨，以中东南部地区为主的农业大省已逐步收紧光伏电站用地政策，光伏用地紧张，提高土地的综合利用水平已成为行业技术发展的主要方向。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种高空柔性光伏电站系统，实现在高空建立光伏电站，以节约土地，提高土地的综合利用。

本发明实施例的高空柔性光伏电站系统包括：多个浮空器，多个所述浮空器浮于空中；多个锚索，所述锚索的一端锚固于地面锚碇基础上，所述锚索的另一端锚固于所述浮空器上，所述浮空器与至少一个所述锚索连接；多个连接索，相邻两个所述浮空器之间锚固有至少一个所述连接索，所述连接索和所述锚索均为柔性索并施加预应力；多个光伏组件，多个所述光伏组件安装在所述连接索上并朝上设置。

本发明实施例提出的高空柔性光伏电站系统，采用浮空器和连接在浮空器之间的连接索作为光伏组件的承载结构，无需占用地面面积，还通过锚固在浮空器与地面锚碇基础之间的锚索实现浮空器在空中的稳定性。由于高空中的具有更强的光照强度，因此本发明实施例提出的高空柔性光伏电站系统实现了在高空建立光伏电站，达到节约土地，提高光伏电站的发电效率的目的。

并且，由于锚索和连接索具有一定的柔性，一方面可以允许位于地面上的工作人员或设备通过施加作用力将锚索同时向下拉，以降低浮空器以及光伏组件的高度，从而便于对光伏组件进行维修和清洁，无需爬上高架进行光伏组件的维护，使电站的维修过程更加安全、快捷；另一方面，当处于高风速环境下，柔性的锚索和连接索通过发生一定程度的形变使浮空器产生小幅移动或摇摆，将强风施加在浮空器上的一部分动能泄掉，起到缓冲、减力的效果，避免产生共振响应或强烈震动造成损坏，从而保护高空柔性光伏电站系统的结构。

在一些实施例中，多个所述浮空器的悬浮高度相同，相邻两个所述浮空器之间连接有若干相互平行的所述连接索，所述光伏组件设在若干所述连接索中相邻的两个所述连接索上。

在一些实施例中，所述浮空器包括第一浮空器、第二浮空器和至少一个中间浮空器，所述中间浮空器在第一水平方向上位于所述第一浮空器与所述第二浮空器之间，相邻两个所述浮空器之间连接有多个所述连接索，且多个所述连接索上连接有多个光伏组件。

在一些实施例中，所述第一浮空器、所述第二浮空器和所述中间浮空器均为沿第二水平方向上延伸的长条形浮空器，所述第二水平方向和所述第一水平方向相互垂直。

在一些实施例中，所述浮空器为长条形，所述浮空器在其长度方向上具有相对的第一端和第二端，所述浮空器与至少两个所述锚索连接，其中至少一个所述锚索与所述浮空器的第一端锚固，至少一个所述锚索与所述浮空器的第二端锚固。

在一些实施例中，所述锚索与地面呈锐角，与所述浮空器的第一端锚固的所述锚索的端部与第一地面锚碇基础相连，与所述浮空器的第二端锚固的所述锚索的端部与第二地面锚碇基础相连，所述第一地面锚碇基础和所述第二地面锚碇基础均位于所述浮空器在地面上的投影的外侧，且所述第一地面锚碇基础靠近所述浮空器的第一端，所述第二地面锚碇基础靠近所述浮空器的第二端。

在一些实施例中，连接在所述地面锚碇基础与所述浮空器之间的所述锚索的长度可调以改变所述浮空器的高度。

在一些实施例中，高空柔性光伏电站系统包括风速检测器，所述风速检测器设在所述浮空器或所述连接索上，当所述风速检测器检测到风速大于预设阈值时，发出指示信号，缩短所述锚索的长度以降低所述浮空器的悬浮高度；或者，光强检测器，所述光强检测器设在所述浮空器或所述连接索上，当所述光强检测器检测到光强小于预设阈值时，发出指示信号，延长所述锚索的长度以提高所述浮空器的悬浮高度，

在一些实施例中，高空柔性光伏电站系统还包括若干稳定索，若干所述稳定索连接在相邻两个所述浮空器之间。

在一些实施例中，所述浮空器为中空结构，其内部填充氦气或氢气。

附图说明

图1是本发明实施例提供的高空柔性光伏电站系统正视示意图。

图2是本发明实施例提供的高空柔性光伏电站系统俯视示意图

附图标记：

浮空器100、第一浮空器101、第二浮空器102、中间浮空器103、锚索200、连接索300、光伏组件400、地面锚碇基础500、稳定索600。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面根据图1-图2描述本发明实施例提供的高空柔性光伏电站系统。高空柔性光伏电站系统包括多个浮空器100、多个锚索200、多个连接索300和多个光伏组件400。

浮空器100具有浮力并浮于空中。锚索200的一端锚固于地面锚碇基础400上，锚索200的另一端锚固于浮空器100上，浮空器100与至少一个锚索200连接，锚索200用于限制浮空器100的悬浮高度，也就是说，在锚索200的拉力作用下，浮空器100与地面之间基本能够保持一定的悬浮高度和相对位置，或者至少能够将浮空器100的相对位移值保持在一定范围内。

相邻两个浮空器100之间锚固有至少一个连接索300，多个光伏组件400安装在连接索300上并朝上设置。连接索300用于将多个浮空器100串联起来，避免浮空器100之间产生较大的相对位移，并且连接索300还用于安装光伏组件400，光伏组件400朝上用于接收太阳能，并将太阳能转化为电能。

锚索200和连接索300均为柔性索并施加预应力。所述“柔性索”是指具有一定的可变形性能的索链结构，可以通过施加一定的作用力使其发生形变。锚索200用于限制浮空器100相对地面的高度和位置，连接索300用于限制浮空器100与浮空器100之间的相对位置。对锚索200和连接索300施加一定的预应力以保证光伏电站系统的稳定性。

本发明实施例提出的高空柔性光伏电站系统，采用浮空器和连接在浮空器之间的连接索作为光伏组件的承载结构，无需占用地面面积，还通过锚固在浮空器与地面锚碇基础之间的锚索实现浮空器在空中的稳定性。由于高空中的具有更强的光照强度，因此本发明实施例提出的高空柔性光伏电站系统实现了在高空建立光伏电站，达到节约土地，提高光伏电站的发电效率的目的。

并且，由于锚索和连接索具有一定的柔性，一方面可以允许位于地面上的工作人员或设备通过施加作用力将锚索同时向下拉，以降低浮空器以及光伏组件的高度，从而便于对光伏组件进行维修和清洁，无需爬上高架进行光伏组件的维护，使电站的维修过程更加安全、快捷；另一方面，当处于高风速环境下，柔性的锚索和连接索通过发生一定程度的形变使浮空器产生小幅移动或摇摆，将强风施加在浮空器上的一部分动能泄掉，起到缓冲、减力的效果，避免产生共振响应或强烈震动造成损坏，从而保护高空柔性光伏电站系统的结构。

可选地，浮空器100为充气的中空结构，浮空器100内填充更有氢气或氦气等密度小于空气的气体，以使浮空器100具有浮力，能够浮于空中。

优选地，多个浮空器100位于相同的悬浮高度，即多个浮空器100与地面之间的距离相同。

在一些实施例中，如图2所示，相邻两个浮空器100之间连接有若干连接索300，若干连接索300相互平行，光伏组件400设在若干连接索300中相邻的两个连接索300上。也就是说，光伏组件400架设在两个相邻且平行的两个连接索300上，以提高其安装稳定性。

在一些实施例中，如图1所示，浮空器100包括第一浮空器101、第二浮空器102和至少一个中间浮空器103，中间浮空器103在第一水平方向上位于第一浮空器101与第二浮空器102之间，相邻两个浮空器100之间连接有多个连接索300，且多个连接索300上连接有多个光伏组件400。也就是说，在第一水平方向上，多个浮空器100间隔设置，每相邻两个浮空器100之间具有多个连接索300和安装在多个连接索300上的多个光伏组件400。如此将光伏组件400分组设置在多个浮空器100之间，以分散光伏组件400的重力，进而尽可能地增加光伏组件400的总数，避免单个浮空器100需要支撑的光伏组件400过多、重量过重导致浮力不足，悬空高度降低的现象，并且还可以避免连接索300由于光伏组件400的数量过多、重量过重而产生弯曲，而导致光伏组件400的收光效果不理想。

进一步地，如图2所示，第一浮空器101、第二浮空器102和中间浮空器103均为沿第二水平方向上延伸的长条形浮空器，所述第二水平方向和所述第一水平方向相互垂直。进一步地，连接在相邻两个浮空器100之间的多个连接索300相互平行，并沿第一水平方向延伸。将浮空器100设计为长条形，以减少浮空器100在水平地面上的投影面积，避免浮空器100对作物造成大面积遮光，以减少浮空器100的设置对下方耕地上作物的影响。

如图2所示，浮空器100在其长度方向(第二水平方向)上具有相对的第一端和第二端，浮空器100与至少两个锚索200连接，其中至少一个锚索200与浮空器100的第一端锚固，至少一个锚索200与浮空器100的第二端锚固。不同的锚索200从浮空器100的两端对浮空器100进行张拉，能够更好地对浮空器100的位置和悬浮高度进行稳固，防止浮空器100旋转或摆动。可以理解的是，浮空器100的悬浮高度与锚索200的长度有关，在保持浮空器100水平的前提下，锚索200的长度越长，浮空器100的悬浮高度越高，锚索200的长度越短，浮空器100的悬浮高度越矮。

在一些实施例中，如图1所示，锚索200与地面呈锐角，与浮空器100的第一端锚固的锚索200的端部与第一地面锚碇基础相连，与浮空器100的第二端锚固的锚索200的端部与第二地面锚碇基础相连。第一地面锚碇基础和第二地面锚碇基础均位于浮空器100在地面上的投影的外侧，且第一地面锚碇基础相比浮空器100的第二端更靠近浮空器100的第一端，第二地面锚碇基础相比浮空器100的第一端更靠近浮空器100的第二端，以使锚索200与地面呈锐角。使锚索200与地面呈锐角能够更好地稳定浮空器100的高度和位置。

可以理解的是，浮空器100的悬浮高度与锚索200的长度以及其与地面的均角度相关，在保持浮空器100水平的前提下，锚索200的长度越长，其与地面之间的角度越大，浮空器100的悬浮高度越高，锚索200的长度越短，其与地面之间的角度越小，浮空器100的悬浮高度越低。

在一些实施例中，高空柔性光伏电站系统还包括若干稳定索600，若干稳定索600连接在相邻两个浮空器100之间，以进一步提高浮空器100之间的相对位置的稳定性。作为示例，稳定索600与连接索300相互平行。进一步地，可以在稳定索600上施加一定的预应力，以更好地保证光伏电站系统的稳定性。

在一些实施例中，使连接在地面锚碇基础500与浮空器100之间的锚索200的长度可调以改变浮空器100的高度。所述长度可调是指地面锚碇基础500与浮空器100之间的锚索200的长度可调，并非指锚索200本身的长度发生改变，例如可以通过在地面锚碇基础500上缠绕不同圈数的锚索200以改变所述长度，可知将锚索200在地面锚碇基础500上缠绕不同圈数并不能改变锚索200本身的长度。地面锚碇基础500与浮空器100之间的锚索200的长度影响浮空器100的高度，可以理解的是，所述长度越长，浮空器100的高度越高，所述长度越短，浮空器100的高度越矮。

在一些可选实施例中，可以通过人力对锚索200进行一定收放，或者，可以通过电机对锚索200进行收放，优选采用电机对锚索200进行收放。

具体地，在地面锚碇基础500与浮空器100之间设有旋转缠绕轴，电机驱动旋转缠绕轴旋转以对锚索200进行收放。

通过改变锚索200的长度调整浮空器100的高度具有以下意义：可以通过降低浮空器100的高度以避免在极端环境下浮空器100的悬浮高度过高导致锚索100受力过大而断裂，造成光伏系统损坏；还可以根据当前日照强度调整浮空器100的高度以使光伏组件400能够接受更多的太阳能，提高能量利用率。

在一些可选实施例中，高空柔性光伏电站系统包括风速检测器(图中未示出)，风速检测器设在浮空器100或连接索300上，当风速检测器检测到风速大于预设阈值时，发出指示信号，此时应该缩短锚索200的长度以降低浮空器100的悬浮高度。也就是说，风速检测器用于检测当前浮空器100所在高空的风速，当风速大于预设阈值时，说明此时风速过大，需要降低浮空器100的悬浮高度，因此风速检测器发出指示信号，提示工作人员手动缩短锚索200长度，或者向中央控制系统发出指示信号，控制系统指导驱动电机以收取一定长度的锚索200。

进一步地，当风速检测器检测到当前风速小于预设阈值，发出指示信号，停止缩短锚索200长度。也就是说，在浮空器100的悬浮高度逐渐降低的过程中，风速检测信号同时在检测不同高度的风速，当到达某一高度时风速检测器检测到风速已降低至预设阈值至下，则发出信号指示停止降低高度，也就是停止缩短锚索200的长度。

在另一些可选实施例中，高空柔性光伏电站系统还可以光强检测器，光强检测器设在浮空器100或连接索300上，当光强检测器检测到光强小于预设阈值时，发出指示信号，延长锚索200的长度以提高浮空器100的悬浮高度。也就是说，光强检测器用于检测当前浮空器100所在高空的光强，当光强小于预设阈值时，说明此时光强不足，可以通过升高浮空器100的悬浮高度以提高光伏组件400接收的太阳能强度，因此光强检测器发出指示信号，提示工作人员手动延长锚索200长度，或者向中央控制系统发出指示信号，控制系统指导驱动电机以释放一定长度的锚索200。

下面根据图1-图2描述本发明一个具体实施例中的高空柔性光伏电站系统。

高空柔性光伏电站系统包括第一浮空器101、第二浮空器102、中间浮空器103。中间浮空器103在第一水平方向上位于第一浮空器101与第二浮空器102之间，第一浮空器101、第二浮空器102、中间浮空器103的长度方向均为第二水平方向。第一水平方向与第二水平方向相互垂直。

第一浮空器101与中间浮空器103之间、中间浮空器103与第二浮空器102之间均设置有沿所述第一水平方向延伸的多个连接索300，相邻两个连接索300上均间隔布设有多个光伏组件400。并且第一浮空器101与中间浮空器103之间、中间浮空器103与第二浮空器102之间均连接有三个稳定索600，稳定索600均与连接索300相互平行，并等间隔布设。

每个浮空器100均与两个锚索200相连，两个锚索200分别与浮空器101的两端锚固。如图2所示，地面上设有六个地面锚碇基础500，六个地面锚碇基础500均位于浮空器101、光伏组件400、连接索300在地面上的投影的外侧并对称设置。六个锚索200分别与相邻的六个地面锚碇基础500相连，并与地面呈锐角。

如图2所示，与第一浮空器101相连的两个锚索200向远离中间浮空器103的方向倾斜一定角度，与第二浮空器102相连的两个锚索200同样向远离中间浮空器103的方向倾斜一定角度，形成如图2所示的类放射状结构，如此设置能够使三个浮空器100的位置和高度更加稳固。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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，除非另有明确的限定。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、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、结构、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。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种高空柔性光伏电站系统，其特征在于，包括：

多个浮空器，多个所述浮空器浮于空中；

多个锚索，所述锚索的一端锚固于地面锚碇基础上，所述锚索的另一端锚固于所述浮空器上，所述浮空器与至少一个所述锚索连接；

多个连接索，相邻两个所述浮空器之间锚固有至少一个所述连接索，所述连接索和所述锚索均为柔性索并施加预应力；

多个光伏组件，多个所述光伏组件安装在所述连接索上并朝上设置。

2.根据权利要求1所述的高空柔性光伏电站系统，其特征在于，多个所述浮空器的悬浮高度相同，相邻两个所述浮空器之间连接有若干相互平行的所述连接索，所述光伏组件设在若干所述连接索中相邻的两个所述连接索上。

3.根据权利要求1所述的高空柔性光伏电站系统，其特征在于，所述浮空器包括第一浮空器、第二浮空器和至少一个中间浮空器，所述中间浮空器在第一水平方向上位于所述第一浮空器与所述第二浮空器之间，相邻两个所述浮空器之间连接有多个所述连接索，且多个所述连接索上连接有多个光伏组件。

4.根据权利要求3所述的高空柔性光伏电站系统，其特征在于，所述第一浮空器、所述第二浮空器和所述中间浮空器均为沿第二水平方向上延伸的长条形浮空器，所述第二水平方向和所述第一水平方向相互垂直。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的高空柔性光伏电站系统，其特征在于，所述浮空器为长条形，所述浮空器在其长度方向上具有相对的第一端和第二端，所述浮空器与至少两个所述锚索连接，其中至少一个所述锚索与所述浮空器的第一端锚固，至少一个所述锚索与所述浮空器的第二端锚固。

6.根据权利要求5所述的高空柔性光伏电站系统，其特征在于，所述锚索与地面呈锐角，与所述浮空器的第一端锚固的所述锚索的端部与第一地面锚碇基础相连，与所述浮空器的第二端锚固的所述锚索的端部与第二地面锚碇基础相连，所述第一地面锚碇基础和所述第二地面锚碇基础均位于所述浮空器在地面上的投影的外侧，且所述第一地面锚碇基础靠近所述浮空器的第一端，所述第二地面锚碇基础靠近所述浮空器的第二端。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的高空柔性光伏电站系统，其特征在于，连接在所述地面锚碇基础与所述浮空器之间的所述锚索的长度可调以改变所述浮空器的高度。

8.根据权利要求7所述的高空柔性光伏电站系统，其特征在于，还包括：

风速检测器，所述风速检测器设在所述浮空器或所述连接索上，当所述风速检测器检测到风速大于预设阈值时，发出指示信号，缩短所述锚索的长度以降低所述浮空器的悬浮高度；或者，

光强检测器，所述光强检测器设在所述浮空器或所述连接索上，当所述光强检测器检测到光强小于预设阈值时，发出指示信号，延长所述锚索的长度以提高所述浮空器的悬浮高度。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的高空柔性光伏电站系统，其特征在于，还包括若干稳定索，若干所述稳定索连接在相邻两个所述浮空器之间。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的高空柔性光伏电站系统，其特征在于，所述浮空器为中空结构，其内部填充氦气或氢气。