CN117240188A - 模块斜面式海上悬索光伏支承系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了模块斜面式海上悬索光伏支承系统，包括支架系统和运维走道系统，支架系统上悬挂有索系统，所述支架系统包括多排支架排，相邻两排支架排之间通过索系统连接，支架排顶面倾斜设置，单排支架排顶部较高的这一端通过锚固索连接锚固系统；所述索系统包括多个承重索组，每个承重索组设置多根承重索，每个承重索组内的相邻两根承重索的上方布置一根起重索；单组承重索组的承重索下部挂设多个光伏组件模块，多个光伏组件模块沿承重索长度方向成排设置，所述起重索上能够连接缆索式起重机。本发明解决了光伏组件因受力过大或变形过大而开裂、破损的问题，具有施工简单便捷，降低工程费用、光伏运维方便的优点。

Description

模块斜面式海上悬索光伏支承系统

技术领域

本发明涉及海上光伏发电领域，具体涉及一种模块斜面式海上悬索光伏支承系统。

背景技术

太阳能是一种清洁的可再生能源，光伏发电是直接将太阳能转化为电能的一种发电方式。近年来我国光伏发电得到快速发展，到2021年底，我国光伏发电装机容量已突破3亿千瓦。随着光伏发电技术的成熟，陆上光伏发电电价已低于燃煤发电的电价。

但目前我国光伏发电场主要建设在陆地，陆上光伏发电场的建设需占用大量的土地资源。随着陆上光伏的发展，可建设光伏发电场的土地资源逐渐稀缺。尤其是我国东南沿海省份，用电量大但土地资源少，陆上光伏发展受到了制约，但我国拥有广阔的海域，在海域建设海上光伏发电场将是我国东南沿海省份发展光伏发电的一个方向。

在海上建设光伏发电场，其电气系统与陆上光伏基本相似，但光伏组件的支承系统与陆上光伏不同，海上光伏支承系统需承受波浪、海流、台风、海冰等的巨大荷载作用，还需要承受海洋腐蚀性环境的破坏作用，并且海上光伏还具有施工困难、运维困难、施工费用高等不利因素。

悬索光伏支承系统在陆上光伏发电场已有应用，陆上悬索光伏支承系统一般是设置多排支架，在两个支架间设置悬索，在悬索上设置光伏组件。因光伏组件具有荷载小但面积大的特点，而悬索结构具有跨度大、材料用量省的特点，因此具有较好的经济性。但传统的陆上悬索光伏支承系统用于海上光伏发电场的话，存在下述难以克服的问题：

1、光伏组件因受力过大(或变形过大)而开裂(生产细小的裂缝，又称隐裂)。传统的陆上悬索光伏支承系统将光伏组件置于两根承重索上，承重索由于风偏、振动等发生的变形直接由光伏组件承担，而光伏组件结构较弱，经常会发生光伏板开裂等问题。光伏组件开裂的问题，在传统的陆上悬索光伏支承系统就已普遍存在，在海上支承系统将承受波浪、海流、台风等更大荷载的作用，光伏组件开裂问题将更严重，甚至在强风作用下可能完全损毁。

2、海上施工困难。传统的陆上悬索光伏支承系统需要将光伏组件逐块的放置到承重索上，然后与承重索连接，光伏组件安装时需要在索下面临时搭设脚手架，脚手架能使施工人员和组件运输至承重索位置，便于施工人员操作。但在海上脚手架需向下支承到海底，向上伸高至承重索，因此搭设脚手架非常困难，而使得在海上安装光伏组件非常困难，因而使用传统的陆上悬索光伏支承系统在海上不可行。

3、海上运维困难。当运行中光伏组件发生问题需要维修时，传统的陆上悬索光伏支承系统的维修方式与施工方法相同，即在索下搭设临时脚手架，与海上施工困难相似，海上运维时搭设脚手架也非常困难，因而使用传统的陆上悬索光伏支承系统在海上不可行。

4、海洋腐蚀性环境下，结构耐久性问题。传统的陆上悬索光伏支承系统采用普通钢丝束、普通索具，钢丝束及索具耐腐蚀性差，在海洋腐蚀性环境作用下，无法满足25年的使用寿命。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供模块斜面式海上悬索光伏支承系统。本发明解决了光伏组件因受力过大或变形过大而开裂、破损的问题，具有施工简单便捷，降低工程费用、光伏运维方便的优点。

为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：

模块斜面式海上悬索光伏支承系统，其特征在于：包括支架系统和运维走道系统，支架系统上悬挂有索系统，所述支架系统包括多排支架排，相邻两排支架排之间通过索系统连接，支架排顶面倾斜设置，单排支架排顶部较高的这一端通过锚固索连接锚固系统；所述索系统包括多个承重索组，每个承重索组设置多根承重索，每个承重索组内的相邻两根承重索的上方布置一根起重索；单组承重索组的承重索下部挂设多个光伏组件模块，多个光伏组件模块沿承重索长度方向成排设置，所述起重索上能够连接缆索式起重机；所述支架排的顶部设置倾斜的连接梁，连接梁在长度方向上设置多个承重索和起重索的挂点，使得多排光伏组件模块形成整体倾斜设置的光伏单元；所述光伏组件模块包括框架，框架上连接多块光伏组件，所述框架的上部与对应的承重索组连接。

进一步的：所述索系统包括横向张拉索和横向稳定索，所述横向张拉索对应设置在支架系统的侧边，且与支架系统相连接；所述横向稳定索与横向张拉索相垂直设置，横向稳定索的两端与对应的横向张拉索连接，横向稳定索的索身与承重索连接；

所述索系统包括安全索，安全索的两端均分别与对应的支架排连接，安全索处在光伏组件模块的上方，起重索设置在安全索的上方。

进一步的：所述框架为矩形设置，下挂于承重索上并倾斜设置，框架包括多根相互连接的横框架梁和纵框架梁，所述横框架梁垂直于承重索设置，且与承重索通过挂式索扣固定连接，所述横框架梁通过组件支架固定所述光伏组件；所述纵框架梁平行于承重索设置。

进一步的：所述横框架梁上面设置有与缆索式起重机和承重索相连接的连接部位，承重索的连接部位设置在靠近纵框架梁位置，缆索式起重机的连接部位设置在两个承重索的连接部位之间；

所述框架上的纵框架梁设置数量与承重索组内承重索的设置数量相匹配，相邻两根承重索之间的间距与相邻两根纵框架梁之间的间距相匹配。

进一步的：相邻两根纵框架梁之间设置所述光伏组件，所述组件支架设置多个，单个光伏组件模块内的多根横框架梁上连接所述组件支架，多根组件支架沿横框架梁长度方向间隔设置，单根组件支架的上方固定所述光伏组件。

进一步的：所述挂式索扣包括相拼接的上夹板和下夹板，上夹板和下夹板的连接端处形成圆形槽，承重索穿过圆形槽与挂式索扣固定连接，下夹板的下端与横框架梁连接；所述挂式索扣还包括导向板，导向板固定设置在上夹板和下夹板的侧边，导向板上开设有导向槽，导向槽的槽口与承重索相匹配。

进一步的：所述支架系统两侧边的支架排均分别设置单根端支架和多根中间支架，多根中间支架的高度依次升高，所述端支架设于支架排的端部，且端支架的高度低于中间支架的高度，所述端支架和中间支架在顶部通过连接梁连接；

所述支架系统中部的支架排均设置有多根中间支架，多根中间支架的高度依次升高，多根中间支架在顶部通过连接梁连接，所述连接梁最高的这一端与所述锚固系统连接，连接梁下弦杆上设置有承重索挂点。

进一步的：所述连接梁的上方设置起重索柱；端支架包括端基础桩，端基础桩的上方设置有端桁架柱，端桁架柱顶部的外侧设置第一横向索拉梁，端桁架柱的顶部与所述连接梁的底部连接；所述中间支架包括中基础桩，中基础桩的上方设置有中桁架柱，中桁架柱顶部的外侧设置第二横向索拉梁，中桁架柱的顶部与所述连接梁的底部连接。

进一步的：所述支架排上沿支架排长度方向设置第一走道；所述纵框架梁上沿纵框架梁长度方向设置第二走道，第二走道与第一走道相连通且在平面上相垂直设置；

所述运维走道系统包括端走道，第一走道和第二走道之间连接所述端走道，端走道包括纵梁，纵梁上方设置端走道板，纵梁与第二走道通过第二连接销钉相连接，纵梁与第一走道通过第一连接销钉相连接；在所述承重索组长度方向上的多组框架的第二走道相连通。

进一步的：所述锚固系统包括锚固桩和锚固拉耳，锚固拉耳与锚固索相连接。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

1、本发明采用光伏组件模块，由光伏组件模块承受外部荷载，避免光伏组件与索结构直接接触，解决光伏组件因受力过大或变形过大而开裂、破损的问题。

2、本发明采用光伏组件模块，设置起重索，通过缆式起重机整体吊装，光伏组件模块内部的结构件、光伏组件、电缆、电气设备全都在陆上的组装厂内完成安装，现场仅需要紧固挂式索扣即可，施工简单便捷。

3、本发明设置了运维走道系统，供施工和运维人员通行，可以在索结构上完成小物件的运维工作；同时保留了起重索，可以利用起重索吊卸光伏组件模块，实现运行期整个光伏组件模块的更换工作，解决了海上光伏运维困难的问题。

附图说明

图1为本发明悬索光伏支承系统立面图。

图2为本发明悬索光伏支承系统平面图。

图3为本发明悬索光伏支承系统支架排的立面图。

图4为本发明连接梁、索系统及光伏组件模块的平面图。

图5为本发明连接梁、索系统及光伏组件模块的横剖面图。

图6为本发明光伏组件模块的平面图。

图7为本发明光伏组件模块的横剖面图。

图8为本发明光伏组件模块的纵剖面图。

图9为本发明挂式索扣的平面图。

图10为本发明挂式索扣的横剖面图。

图11为本发明挂式索扣的纵剖面图。

图12为本发明挂式索扣的导向板详图。

图13为本发明端走道的平面图。

图14为本发明端走道纵梁的平面图。

图15为本发明端走道的纵立面图。

图16为本发明端走道板的横剖面图。

图17为本发明光伏组件模块安装的平面图。

图18为本发明光伏组件模块安装的纵剖面图。

图19为本发明光伏组件模块安装的横剖面图。

附图标记：1-索系统；11-承重索；12-起重索；13-安全索；14-横向稳定索；15-横向张拉索；16-锚固索；2-端支架；21-端基础桩；22-端桁架柱；23-连接梁；231-第一走道的走道板；24-起重索柱；25-第一横向索拉梁；3-中间支架；31-中基础桩；32-中桁架柱；35-第二横向索拉梁；4-光伏组件模块；41-横框架梁；42-纵框架梁；43-挂式索扣；431-下夹板；432-上夹板；433-固定螺栓；434-导向板；435-加劲板；44-组件支架；45-光伏组件；46-第二走道；47-端走道；471-纵梁；472-端走道板；473-第二连接销钉；474-耳板；475-第一连接销钉；48-组串逆变器；49-电缆槽盒；5-驳船；6-缆索式起重机；7-锚固系统；71-锚固桩；72-锚固拉耳。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

如图1至19所示，模块斜面式海上悬索光伏支承系统，包括支架系统和运维走道系统，支架系统上悬挂有索系统1，索系统1可以是一跨也可以是多跨如1～10跨，本实施例中索系统1共4跨，每跨的跨度均100m，所述支架系统包括多排支架排5，相邻两排支架排之间通过索系统1连接，支架排5顶面倾斜设置，单排支架排5顶部较高的这一端通过锚固索16连接锚固系统7；所述索系统包括多个承重索组，每个承重索组设置多根承重索11，每个承重索组内的相邻两根承重索11的上方布置一根起重索12，其设置高度较承重索11高3～6m，起重索12的平面位置在两根主重索11的中间；单组承重索组的承重索11下部挂设多个光伏组件模块4，多个光伏组件模块4沿承重索11长度方向成排设置，所述起重索12上能够连接缆索式起重机6，起重索12用于承担缆索式起重机6的荷载；所述支架排5的顶部设置倾斜的连接梁23，连接梁23在长度方向上设置多个承重索11和起重索12的挂点，使得多排光伏组件模块4形成整体倾斜设置的光伏单元；所述光伏组件模块4包括框架，框架上连接多块光伏组件45，所述框架的上部与对应的承重索组连接，光伏组件45产生的荷载全部由承重索11承担。

相邻两跨索系统采用水平力平衡设计，即调节相邻两跨索系统的垂度，使两跨索系统拉力在中间支架排处的水平分力大小相等，这样中间支架排仅承受竖向力，不承担索系统的水平拉力；支架系统两端的支架排则需承担索的水平力。

所述索系统1包括横向张拉索15和横向稳定索14，所述横向张拉索15对应设置在支架系统的侧边，且与支架系统相连接；所述横向稳定索14与横向张拉索15相垂直设置，横向稳定索14的两端与对应的横向张拉索15连接，横向稳定索14的索身与承重索11连接。横向稳定索14用于维持承重索11及其上面的光伏组件模块4的横向稳定，高度与承重索11同高，且垂直于承重索11设置；横向稳定索14与承重索11间采用十字索扣连接；横向张拉索15用于给横向稳定索14提供横向水平力，维持横向稳定索14的横向稳定；横向张拉索15两端固定在横向索拉梁25上，横向张拉索15与横向稳定索14间采用丁字索扣连接。横向张拉索15的两端与相邻的两排支架排连接。

所述索系统1包括安全索13，安全索13的两端均分别与对应的支架排3连接，安全索13处在光伏组件模块4的上方，起重索12设置在安全索13的上方。安全索13用于施工、运维人员挂安全扣用，位于走道上方1.5m高度处；安全索13也平行设置在两个支架排5之间，其两端固定在连接梁23上。起重索12平行设置在两个支架排5之间，其两端固定在连接梁23的起重索柱上；承重索11平行设置在两个支架排5之间，其两端固定在连接梁23上。

所述框架为矩形设置，下挂于承重索11上并倾斜设置，框架包括多根相互连接的横框架梁41和纵框架梁42，所述横框架梁41垂直于承重索11设置，且与承重索11通过挂式索扣43固定连接，所述横框架梁41通过组件支架44固定所述光伏组件45；所述纵框架梁42平行于承重索11设置。

所述横框架梁41上面设置有与缆索式起重机6和承重索11相连接的连接部位，承重索11的连接部位设置在靠近纵框架梁42位置，缆索式起重机6的连接部位设置在两个承重索11的连接部位之间；

所述框架上的纵框架梁42设置数量与承重索组内承重索11的设置数量相匹配，相邻两根承重索11之间的间距与相邻两根纵框架梁42之间的间距相匹配。

相邻两根纵框架梁42之间设置所述光伏组件45，所述组件支架44设置多个，单个光伏组件模块4内的多根横框架梁41上连接所述组件支架44，多根组件支架44沿横框架梁41长度方向间隔设置，单根组件支架44的上方固定所述光伏组件45。

框架作为光伏组件模块4的承重框架，该承重框架用于运行期承担其上光伏组件的荷载，也用于施工期作为吊装托架用。组件支架44通常选用C型钢，用于支撑光伏组件45。光伏组件45平铺于组件支架44上，与组件支架44通过螺栓连接；光伏组件45用于接收太阳光，并将太阳光转化为电能，光伏组件45可用现有技术制造，即为普通光伏板，在市场采购。光伏组件模块4为整体结构，在陆上组装厂内完成模块内各构件、组件的拼装，整体运输至现场后，整体吊装到承重索11下，并与承重索11固定连接，光伏组件模块4根据项目选用的角度倾斜布置，与连接梁23平行。

光伏组件模块还包括电缆槽盒49和组串逆变器48，电缆槽盒49设置于横框架梁41上，用于光伏组件45的电缆走线，可较好地保护电缆。组串逆变器48挂于横框架梁41下，竖向布置，汇集本模块所有光伏组件45所产生的电能，并将直流电转变成定频定压或调频调压交流电，组串逆变器48可用现有技术制造，在市场采购。

所述挂式索扣43包括相拼接的上夹板432和下夹板431，上夹板432和下夹板431的连接端处形成圆形槽，承重索11穿过圆形槽与挂式索扣43固定连接，下夹板431的下端与横框架梁41连接；所述挂式索扣43还包括导向板434，导向板434固定设置在上夹板432和下夹板431的侧边，导向板434上开设有导向槽，导向槽的槽口与承重索11相匹配。

挂式索扣43设置于横框架梁41上，并与横框架梁41可靠焊接，在光伏组件模块4前后、左右对称设置有多个；挂式索扣43将光伏组件模块4的荷载传递到承重索11上。所述下夹板431位于承重索11的下方，为一块带有半圆形槽的钢板，其下端与横框架梁41用焊接的方式连接。所述上夹板432位于承重索11的上方，也是一块带有半圆形槽的钢板；上夹板431和下夹板432通过固定螺栓433夹紧固定；为保证夹紧、增加摩擦力且防止对承重索11的损伤，上夹板431和下夹板432的半圆形槽与承重索11之间垫一层2～4mm厚橡胶片。所述固定螺栓433穿过下夹板431，并在下夹板431底部用穿孔塞焊的方式可靠焊接。所述导向板434由钢板加工而成，导向板434的导向槽口底部与下夹板431的半圆形槽位置对应，用于模块吊装时，将承重索11导入下夹板431的半圆形槽内。所述挂式索扣还包括加劲板435，加劲板435设置于下夹板431与横框架梁41之间，并与下夹板431和横框架梁41可靠焊接，用于将下夹板431固定在横框架梁41上。所述挂式索扣43的下夹板431、固定螺栓433、导向槽434、加劲板435固定在光伏组件模块4上，随光伏组件模块4运输、吊装；上夹板432在光伏组件模块4吊装到位后安装；随着上夹板432通过固定螺栓433紧固，光伏组件模块4被可靠的挂在承重索11下。所述下夹板431的底面为倾斜面，并与倾斜设置的横框架梁41的顶面相匹配；所述导向板434的底面为倾斜面，并与倾斜设置的横框架梁41的顶面相匹配。导向板434的导向槽口能够供承重索11在内旋转，便于框架与多根承重索11安装。

所述支架系统两侧边的支架排5均分别设置单根端支架2和多根中间支架3，多根中间支架3的高度依次升高，所述端支架2设于支架排5的端部，且端支架2的高度低于中间支架3的高度，所述端支架2和中间支架3在顶部通过连接梁23连接；

所述支架系统中部的支架排5均设置有多根中间支架3，多根中间支架3的高度依次升高，多根中间支架3在顶部通过连接梁23连接，所述连接梁23最高的这一端与所述锚固系统7连接，连接梁23下弦杆上设置有承重索11挂点。

所述连接梁的上方设置起重索柱24；端支架2包括端基础桩21，端基础桩21的上方设置有端桁架柱22，端桁架柱22顶部的外侧设置第一横向索拉梁25，端桁架柱22的顶部与所述连接梁的底部连接；所述中间支架3包括中基础桩31，中基础桩31的上方设置有中桁架柱32，中桁架柱32顶部的外侧设置第二横向索拉梁35，中桁架柱32的顶部与所述连接梁的底部连接。第一横向索拉梁25和第二横向索拉梁35均为悬挑的桁架梁，固端在端桁架柱22和中桁架柱32的顶部，第一横向索拉梁25和第二横向索拉梁35均端部设有横向张拉索15挂点，与横向张拉索15相连。

端基础桩21为斜桩，桩身材料一般为钢管，也可以为混凝土管，端基础桩21用于承担索系统1传给端支架2的水平力和竖向力。端桁架柱22为断面尺寸下大上小的钢桁架柱，端桁架柱22下端与端基础桩21可靠连接，上端与连接梁可靠连接。连接梁为桁架梁，倾斜布置，其倾角与光伏组件所需角度一致，连接梁下弦杆上设置有承重索11挂点，与承重索11相连；连接梁侧面设置有安全索13挂点，与安全索13相连。起重索柱为桁架柱，其位置与起重索12对应；起重索柱顶端设置有起重索12挂点，与起重索12相连。

中基础桩31一般为单个的竖直桩，桩身材料一般为钢管，也可以为混凝土管，中基础桩用于承担索系统1传给中间的支架排5的竖向力，中基础桩31的长度不随连接梁的高度变化而变化。中桁架柱32为断面尺寸上下相同的钢桁架柱，中桁架柱32下端与中基础桩31可靠连接，上端与连接梁可靠连接，中桁架柱32随着连接梁的高度变化而变化。

所述支架排5上沿支架排5长度方向设置第一走道，连接梁23下弦面设置有所述第一走道的走道板231；所述纵框架梁42上沿纵框架梁42长度方向设置第二走道46，第二走道46与第一走道相连通且在平面上相垂直设置。走道板46与纵框架梁42通过焊接连接，用于施工和运维人员交通通道用。

所述运维走道系统包括端走道47，第一走道和第二走道46之间连接所述端走道47，端走道47包括纵梁471，纵梁471上方设置端走道板472，纵梁471与第二走道46通过第二连接销钉473相连接，纵梁471与第一走道通过第一连接销钉475相连接；在所述承重索组长度方向上的多组框架的第二走道46相连通。

所述锚固系统7包括锚固桩71和锚固拉耳72，锚固拉耳72与锚固索16相连接。锚固索16用于传递索系统1所受荷载至锚固系统7。锚固桩71为斜桩，桩身材料一般为钢管，也可以为混凝土管，锚固桩71用于承担索系统1传给锚固系统7的水平力和竖向力。锚固拉耳72用于将锚固索16与锚固桩71形成可靠连接，材料为钢材。

所述支承系统的防腐蚀技术方案：

所述端基础桩21和中基础桩31与海水直接接触，受腐蚀危害最大，因此端基础桩21和中基础桩31采用重型海工钢结构或海工混凝土结构，外侧采用海工重防腐涂料，并辅以牺牲阳极保护，海工重防腐涂料及牺牲阳极保护可采用现有成熟技术；端桁架柱22、中桁架柱32、连接梁23位于大气区，受海洋环境大气腐蚀，外表喷涂海工重防腐涂料防腐。

索系统1的所有绳索索体外周包裹一层2～4mm厚的橡胶护套，用于对索体防腐保护；所有索具、索扣都采用热镀锌，螺栓采用不锈钢材质。

光伏组件模块4的钢结构采用焊接方式连接，焊接完成后在所有钢结构外表整体喷涂海工重防腐涂料防腐。

本发明还提供一种下挂式海上悬索光伏支承系统的施工方法，所述施工方法包括如下步骤：

S1：支架系统施工：先用海上打桩设备，完成端基础桩21和中基础桩31的沉桩施工作业；端桁架柱22和中桁架柱32在陆上加工厂内完成整体制作、防腐处理，并整体运输至海上后对应安装到端基础桩21和中基础桩31上，与端基础桩21和中基础桩31现场连接；连接梁23在陆上加工厂内完成整体制作、防腐处理，整体运输至海上后对应安装到端桁架柱22和中桁架柱32上，与端桁架柱22和中桁架柱32现场连接；

S2：索系统1施工：在陆上制造厂内完成承重索11、起重索12、安全索13、横向稳定索14和横向张拉索15的索体制作、防腐，同时安装好索具、索扣，按照事先设计好的长度整体制作完成后，运输至海上，安装到连接梁23之间，与连接梁23现场连接。

S3：光伏组件模块4施工：在陆上组装厂内完成框架、挂式索扣43、光伏组件45、第二走道46的拼装，包括钢结构的制作和防腐，同时在陆上完成光伏组件45间的电缆连接、逆变器安装，并用驳船5整体运输至现场，驳船5上可以放置多个光伏组件模块4；驳船5驶入相邻两排支架排之间，移位到索系统1的下方；

S4：光伏组件模块4安装：光伏组件模块4安装：在起重索12上设置缆索式起重机6，每个光伏组件模块4设置2台缆索式起重机6起吊，缆索式起重机6沿起重索12行走，缆索式起重机6的吊钩下放并将光伏组件模块4抬升至承重索11下方；用揽风绳调整光伏组件模块4的位置，将光伏组件模块4上导向板434的导向槽对准承重索11；继续上抬光伏组件模块4，将承重索11引导入导向槽；

S5：施工人员通过运维走道系统到光伏组件模块4上，将上夹板432安装在下夹板431上，将承重索11夹在上夹板432和下夹板431之间的圆形槽内，并对上夹板432和下夹板431进行固定连接；光伏组件模块4安装完成，缆索式起重机6安装下一个光伏组件模块4；

S6：将安装好后的各个光伏组件模块4之间的电缆连接好，光伏组件模块4之间的电缆沿着走道板敷设；总的电缆汇集到两侧的连接梁23后，沿着连接梁23敷设，最终所有电缆汇集在一起，接入箱式变压器，完成海上光伏发电场的安装。

所述步骤S4中，每个缆索式起重机6设置2个吊钩，吊钩的位置与光伏组件模块4上预设的吊耳位置对应。光伏组件模块4上一般预设4个吊耳，采用4钩起吊，一组光伏组件模块搭配两台缆索式起重机6。

所述步骤S5中，用扭力扳手将固定螺栓433拧紧；为防止螺帽松动，固定螺栓433采用双帽结构；为便于运行期观测螺帽是否松动，螺帽安装后划线标记；为防止螺栓腐蚀，螺帽安装紧固后在螺杆、螺帽外套一个橡胶护套。

传统的陆上悬索光伏支承系统将光伏组件置于两根承重索上，承重索由于风偏、振动等发生的变形直接由光伏组件承担，而光伏组件结构较弱，经常会发生光伏板开裂等问题。光伏组件开裂的问题，在传统的陆上悬索光伏支承系统就已普遍存在，在海上光伏支承系统将承受波浪、海流、台风等更大荷载的作用，光伏组件开裂问题将更严重，甚至在强风作用下可能完全损毁。

本发明采用光伏组件模块，光伏组件模块挂置在承重索上，有横框架梁、纵框架梁、挂式索扣、组件支架、光伏组件、端走道板组成。光伏组件固定在组件支架上，所以光伏组件不与承重索直接接触，避免因为承重索的变形导致光伏组件损毁。通过由横框架梁、纵框架梁组成的结构体系与承重索相连，横框架梁、纵框架梁为矩形钢梁，其承载能力远比光伏组件的承载能力强，能够承受适应索结构的变形。

传统的陆上悬索光伏支承系统需要将光伏组件逐块的放置到承重索上，然后与承重索连接，光伏组件安装时需要在索下面临时搭设脚手架，脚手架能使施工人员和组件运输至承重索位置，便于施工人员操作。但在海上脚手架需向下支承到海底，向上伸高至承重索，因此搭设脚手架非常困难，而使得在海上安装光伏组件非常困难，因而使用传统的陆上悬索光伏支承系统在海上不可行。

如在海上人工安装光伏组件，由于光伏组件数量众多，未设通道的索结构上人又非常困难，其现场安装的工作量非常大，费用也非常高。

传统的海工结构施行“先陆上后海上”的施工原则，即能在陆上做的工作尽量在陆上做，减少海上施工环节。因此传统海工结构常用吊装的方式安装，避免过多的海上人工安装。但传统海工结构吊装方式一般采用起重船，起重船的起重力很强，但索结构在空中布满了索，与起重船的起重臂干涉，使得传统的用起重船安装的方式也不可行。

本发明为解决海上光伏组件安装的问题采用了：1、光伏组件模块结构，实现光伏组件在陆上组装厂内安装，减少海上作业工序。2、利用起重索和缆式起重机安装，实现光伏组件模块的快速、经济安装。

1、采用光伏组件模块结构，实现光伏组件在陆上组装厂内安装，减少海上作业工序：

光伏组件模块有横框架梁、纵框架梁、挂式索扣、组件支架、走道板组成。光伏组件模块在陆上组装厂内完成模块内各构件、组件的拼装，包括钢结构的制作、防腐、光伏组件的安装，同时在陆上完成光伏组件间的电缆连接、逆变器安装。光伏组件模块整体制作、整体运输、整体安装。海上作业仅需将光伏组件模块安装在承重索上，然后将光伏组件模块之间的电缆连接起来，不再需要安装单个光伏组件，减少海工作业工序。

2、利用起重索和缆式起重机安装，实现光伏组件模块的快速、经济安装：

本发明利用索结构跨度大而自重轻的特点，在承重索上方设置起重索，起重索与承重索平行，但平面位置错开。在承重索上设置缆式起重机，运输光伏组件模块的驳船驶入承重索下方，将缆式起重机的吊钩下放，与放置在驳船上光伏组件模块上预设的吊耳用卸扣连接；缆式起重机的吊钩起吊，将光伏组件模块抬升至承重索下方；用揽风绳调整光伏组件模块的位置，将光伏组件模块上的导向槽对准承重索；继续上抬光伏组件模块，将承重索引导入导向槽；施工人员到光伏组件模块上，将上夹板安装在下夹板上，将承重索夹在两块夹板之间的圆形槽内，用扭力扳手将固定螺栓拧紧，即完成一个光伏组件模块的安装。

光伏组件模块自重小但数量众多。而缆式起重机结构轻巧，费用低，起重高度高，但起重能力不大，且只能沿着一条缆绳运动。这正好与本发明的悬索结构及光伏组件模块相适应，实现光伏组件模块的快速、经济安装。

当运行中光伏组件发生问题需要维修时，传统的陆上悬索光伏支承系统的维修方式与施工方法相同，即在索下面临时搭设脚手架，与海上施工困难相似，海上运维时搭设脚手架也非常困难，而使用传统的陆上悬索光伏支承系统在海上不可行。

本发明为解决海上发电场的运维问题，设置了运维走道系统：

1、设置了索上人行通道：在光伏组件模块上预设了简易的人行通道，供施工和运维人员通行，可以在索结构上完成小物件的运维工作，解决了日常的运维需求。

2、保留起重索，用缆式起重机整体更换光伏组件模块：施工期的起重索在运行期仍保留，当运行期发生需要更换整个组件模块时，在起重索上挂设缆式起重机，利用缆式起重起吊卸光伏组件模块，解决了海上大物件运维问题。

本发明采用海工重防腐涂料、牺牲阳极技术解决桩基础的防腐问题，采用海工重防腐涂料解决大气区钢结构的防腐问题，采用橡胶索套解决索体防腐问题，采用热镀锌、不锈钢材质等手段解决索具、索扣防腐问题。

端支架、中间支架的基础桩与海水直接接触，受腐蚀危害最大，因此基础桩采用重型海工钢结构或海工混凝土结构，外侧采用海工重防腐涂料，并辅以牺牲阳极保护，海工重防腐涂料及牺牲阳极保护可采用现有成熟技术；支架以上的桁架柱、桁架梁位于大气区，受海洋环境大气腐蚀，外表喷涂海工重防腐涂料防腐。

所有索系统的索体外周包裹一层2～4mm厚的橡胶护套，用于对索体的保护；所有索具、索扣都采用热镀锌，螺栓采用不锈钢材质。光伏组件模块的钢结构采用焊接方式连接，焊接完成后在所有钢结构外表整体喷涂海工重防腐涂料防腐。采用这些措施后，可有效解决海洋环境的腐蚀性问题，保证结构的使用寿命。

依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的模块斜面式海上悬索光伏支承系统，并且能够产生本发明所记载的积极效果。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.模块斜面式海上悬索光伏支承系统，其特征在于：包括支架系统和运维走道系统，支架系统上悬挂有索系统(1)，所述支架系统包括多排支架排(5)，相邻两排支架排之间通过索系统(1)连接，支架排(5)顶面倾斜设置，单排支架排(5)顶部较高的这一端通过锚固索(16)连接锚固系统(7)；所述索系统包括多个承重索组，每个承重索组设置多根承重索(11)，每个承重索组内的相邻两根承重索(11)的上方布置一根起重索(12)；单组承重索组的承重索(11)下部挂设多个光伏组件模块(4)，多个光伏组件模块(4)沿承重索(11)长度方向成排设置，所述起重索(12)上能够连接缆索式起重机(6)；所述支架排(5)的顶部设置倾斜的连接梁(23)，连接梁(23)在长度方向上设置多个承重索(11)和起重索(12)的挂点，使得多排光伏组件模块(4)形成整体倾斜设置的光伏单元；所述光伏组件模块(4)包括框架，框架上连接多块光伏组件(45)，所述框架的上部与对应的承重索组连接。

2.根据权利要求1所述的模块斜面式海上悬索光伏支承系统，其特征在于：所述索系统(1)包括横向张拉索(15)和横向稳定索(14)，所述横向张拉索(15)对应设置在支架系统的侧边，且与支架系统相连接；所述横向稳定索(14)与横向张拉索(15)相垂直设置，横向稳定索(14)的两端与对应的横向张拉索(15)连接，横向稳定索(14)的索身与承重索(11)连接；

所述索系统(1)包括安全索(13)，安全索(13)的两端均分别与对应的支架排(3)连接，安全索(13)处在光伏组件模块(4)的上方，起重索(12)设置在安全索(13)的上方。

3.根据权利要求1所述的模块斜面式海上悬索光伏支承系统，其特征在于：所述框架为矩形设置，下挂于承重索(11)上并倾斜设置，框架包括多根相互连接的横框架梁(41)和纵框架梁(42)，所述横框架梁(41)垂直于承重索(11)设置，且与承重索(11)通过挂式索扣(43)固定连接，所述横框架梁(41)通过组件支架(44)固定所述光伏组件(45)；所述纵框架梁(42)平行于承重索(11)设置。

4.根据权利要求3所述的模块斜面式海上悬索光伏支承系统，其特征在于：所述横框架梁(41)上面设置有与缆索式起重机(6)和承重索(11)相连接的连接部位，承重索(11)的连接部位设置在靠近纵框架梁(42)位置，缆索式起重机(6)的连接部位设置在两个承重索(11)的连接部位之间；

所述框架上的纵框架梁(42)设置数量与承重索组内承重索(11)的设置数量相匹配，相邻两根承重索(11)之间的间距与相邻两根纵框架梁(42)之间的间距相匹配。

5.根据权利要求3所述的模块斜面式海上悬索光伏支承系统，其特征在于：相邻两根纵框架梁(42)之间设置所述光伏组件(45)，所述组件支架(44)设置多个，单个光伏组件模块(4)内的多根横框架梁(41)上连接所述组件支架(44)，多根组件支架(44)沿横框架梁(41)长度方向间隔设置，单根组件支架(44)的上方固定所述光伏组件(45)。

6.根据权利要求3所述的模块斜面式海上悬索光伏支承系统，其特征在于：所述挂式索扣(43)包括相拼接的上夹板(432)和下夹板(431)，上夹板(432)和下夹板(431)的连接端处形成圆形槽，承重索(11)穿过圆形槽与挂式索扣(43)固定连接，下夹板(431)的下端与横框架梁(41)连接；所述挂式索扣(43)还包括导向板(434)，导向板(434)固定设置在上夹板(432)和下夹板(431)的侧边，导向板(434)上开设有导向槽，导向槽的槽口与承重索(11)相匹配。

7.根据权利要求1所述的模块斜面式海上悬索光伏支承系统，其特征在于：所述支架系统两侧边的支架排(5)均分别设置单根端支架(2)和多根中间支架(3)，多根中间支架(3)的高度依次升高，所述端支架(2)设于支架排(5)的端部，且端支架(2)的高度低于中间支架(3)的高度，所述端支架(2)和中间支架(3)在顶部通过连接梁(23)连接；

所述支架系统中部的支架排(5)均设置有多根中间支架(3)，多根中间支架(3)的高度依次升高，多根中间支架(3)在顶部通过连接梁(23)连接，所述连接梁(23)最高的这一端与所述锚固系统(7)连接，连接梁(23)下弦杆上设置有承重索(11)挂点。

8.根据权利要求7所述的模块斜面式海上悬索光伏支承系统，其特征在于：所述连接梁(23)的上方设置起重索柱；端支架(2)包括端基础桩(21)，端基础桩(21)的上方设置有端桁架柱(22)，端桁架柱(22)顶部的外侧设置第一横向索拉梁(25)，端桁架柱(22)的顶部与所述连接梁(23)的底部连接；所述中间支架(3)包括中基础桩(31)，中基础桩(31)的上方设置有中桁架柱(32)，中桁架柱(32)顶部的外侧设置第二横向索拉梁(35)，中桁架柱(32)的顶部与所述连接梁(23)的底部连接。

9.根据权利要求3所述的模块斜面式海上悬索光伏支承系统，其特征在于：所述支架排(5)上沿支架排(5)长度方向设置第一走道；所述纵框架梁(42)上沿纵框架梁(42)长度方向设置第二走道(46)，第二走道(46)与第一走道相连通且在平面上相垂直设置；

所述运维走道系统包括端走道(47)，第一走道和第二走道(46)之间连接所述端走道(47)，端走道(47)包括纵梁(471)，纵梁(471)上方设置端走道板(472)，纵梁(471)与第二走道(46)通过第二连接销钉(473)相连接，纵梁(471)与第一走道通过第一连接销钉(475)相连接；在所述承重索组长度方向上的多组框架的第二走道(46)相连通。

10.根据权利要求1所述的模块斜面式海上悬索光伏支承系统，其特征在于：所述锚固系统(7)包括锚固桩(71)和锚固拉耳(72)，锚固拉耳(72)与锚固索(16)相连接。