CN205622572U - 浮动式水上光伏发电系统 - Google Patents

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张双燕
邵楠
苏森良
奚南
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Abstract

本实用新型涉及浮动式水上光伏发电系统，包括方阵组件，所述方阵组件为多个，相邻两个方阵组件之间通过软连接互相连接，所述软连接由浸塑钢索和减震垫组成，所述减震垫设于浸塑钢索连接端的两侧并突出于连接端。方阵组件包括横向桁架、纵向桁架和浮力基础；横向桁架上设有后立柱、前立柱、斜梁和主梁，光伏组件设于主梁上。方阵组件包括横向桁架、纵向单杆和浮力基础；横向桁架上设有后立柱、前立柱、斜梁和主梁，光伏组件设于主梁上。本实用新型的有益效果是：通过合理的结构设计，使得钢结构能在水域中浮动式光伏中应用，避免对水体生态的影响，同时提高了使用寿命。

Description

浮动式水上光伏发电系统
技术领域
本实用新型专利涉及一种光伏发电系统，尤其涉及浮动式水上光伏发电系统。
背景技术
地面光伏电站面临的土地资源制约越来越大，同时也对国家土地红线提出挑战，很多农业、林业用地被占用的现象屡禁不止，据不完全统计全国至少有1.3GW(相当于39000亩用地)被通报违规用地；而屋顶光伏电站也同样面临着屋顶年限、屋顶翻修、产权、企业寿命等制约因素。为了保障光伏发电的不断发展，为了能继续获得清洁能源，需要寻找新的大规模的安装载体。于是大家都把目光投向了水中，世界范围内已经陆续出现了一些试验性的浮动式水上光伏发电项目，但还没有实现大规模商业运营。
目前水上光伏有2个方式，一是传统的渔光互补方式，但受水深限制无法立光伏支架基础，大量水域不能利用；二是采用一体式高密度聚乙烯浮筒进行全面积覆盖水面，但这样会导致浮游植物光合作用增氧量大大降低，从而影响水域生态平衡。另一方面这种模块式拼接高密度聚乙烯浮块制成的浮动式产品成本较高，使用寿命达不到光伏行业要求的使用年限，光伏全寿命周期过程中必须更换1-2次。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术不足,提供一种结构合理、寿命长、经济环保的浮动式水上光伏发电系统。
为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
这种浮动式水上光伏发电系统，包括方阵组件，所述方阵组件为多个，相邻两个方阵组件之间通过软连接互相连接，所述软连接由浸塑钢索和减震垫组成，所述减震垫设于浸塑钢索连接端的两侧并突出于连接端。
作为优选：所述方阵组件包括横向桁架、纵向桁架和浮力基础；横向桁架上设有后立柱、前立柱、斜梁和主梁，光伏组件设于主梁上。
作为优选：所述方阵组件包括横向桁架、纵向单杆和浮力基础；横向桁架上设有后立柱、前立柱、斜梁和主梁，光伏组件设于主梁上。
作为优选：所述浮力基础设于横向桁架上，所述每个方阵组件上的横向桁架为两榀。
作为优选：所述方阵组件的四周设有挂锚点，靠岸边的至少两对挂锚点分别通过浸塑钢索连接钢管，所述钢管的另一端通过活动环连接至位于岸上的固定桩上。
作为优选：所述方阵组件的四周设有挂锚点，方阵组件两两相对的挂锚点通过浸塑钢索连接活动环，所述活动环连接至底部固定在水底的固定桩上。
作为优选：两两相对的挂锚点两侧设有突出于挂锚点的减震垫。
作为优选：所述方阵组件的四周设有挂锚点，所述挂锚点通过浸塑钢索连接钢筋混凝土锚，浸塑钢索的长度为所处水体的历史最高水位。
作为优选：所述方阵组件的四周设有挂锚点，对称挂锚点之间设有斜向交叉设置的浸塑钢索，浸塑钢索连接至钢筋混凝土锚，浸塑钢索上还间隔设有不锈钢弹簧。
本实用新型的有益效果是：通过合理的结构设计，使得钢结构能在水域中浮动式光伏中应用，避免对水体生态的影响，同时提高了使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型固定在水底的固定桩时的结构俯视图；
图2为本实用新型固定在岸边的固定桩时的结构俯视图；
图3为本实用新型通过钢筋混凝土锚固定时的俯视图；
图4为方阵组件结构俯视图；
图5为方阵组件部分平视图；
图6为斜向交叉设置浸塑钢索示意图；
图7为浸塑钢索连接钢筋混凝土锚示意图；
图8为软连接的浸塑钢索示意图；
图9为图8的1-1透视图；
图10为减震垫示意图；
图11为图10的2-2剖视图；
图12为图1的标号11处固定桩局部放大图；
图13为图1的标号3处软连接局部放大图；
图14为纵向桁架替换为纵向单杆时的示意图；
附图标记说明：方阵组件1、减震垫2、软连接3、挂锚点4、浸塑钢索5、钢筋混凝土锚6、不锈钢弹簧7、钢管8、河岸线9、活动环10、固定桩11、光伏组件12、主梁13、横向桁架14、纵向桁架15、浮力基础16、后立柱17、前立柱18、斜梁19、连接端20、纵向单杆21。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
如图1至图14所示，这种浮动式水上光伏发电系统，包括方阵组件1，所述方阵组件1为多个，相邻两个方阵组件1之间通过软连接3互相连接，所述软连接3由浸塑钢索5和减震垫2组成，所述减震垫2设于浸塑钢索5连接端20的两侧并突出于连接端20。所述方阵组件1包括横向桁架14、纵向桁架15和浮力基础16；横向桁架14上设有后立柱17、前立柱18、斜梁19和主梁13，光伏组件12设于主梁13上。所述浮力基础16设于横向桁架14上，所述每个方阵组件1上的横向桁架14为两榀。
光伏组件通过铝合金压块固定在主梁13上，主梁13由后立柱17和前立柱18支撑。后立柱17和前立柱18支撑通过螺栓固定在横向桁架14上。1个方阵组件1由16个浮动基础16提供浮力，能承受64块光伏组件12。1个方阵组件1由4个子方阵组成，每个子方阵由4榀钢桁架组成，其中两榀横向桁架14由4个浮动基础作16为基础，纵向桁架15直接作用在横向桁架上，同时纵向桁架15可作为后期的运维通道。子方阵之间采用连接件以硬连接的方式连接，使方阵内的光伏组件12能平稳地浮动在水面上。相邻方阵组件1之间的软连接3使用弹性连接件。风浪的叠加效应，会使大面积的支架系统处于不同高度而产生内力使支架结构受力变形。根据地梁截面设计了方便安装的卡扣式弹性扣件的减震垫2，用于消耗方阵组件1间由于风浪叠加效应所产生的能量。并把两根浸塑钢索5(钢索通过浸塑处理会大大延长寿命)固定在地梁的连接件上，既可以让相邻方阵组件1可以根据风浪自由活动，又能形成相互约束，不使方阵组件1远离建设地。
作为另一种实施例，纵向单杆21代替纵向桁架15直接作用在横向桁架14上，纵向单杆21代替纵向绗架15首先能完全代替纵向绗架15在系统中受力作用，其次减轻整个方阵的重量使其在水中平衡性能得到了很大的提升，在设备运输到项目施工现场过程中更为稳健。
针对不同的水体设计了几种不同的锚固方式：方阵离岸近的我们采用岸边锚固，一个方阵组件1设置两根刚性连接杆即钢管8，刚性连接杆通过活动环10固定在岸边的固定桩11上，这样方阵可以根据水位的涨跌自由调节，也不会整体撞向岸边，对堤岸或方阵本身造成破坏。方阵离岸远且水位浅的可以采用打桩或者抛锚方式，打桩的方式是先打一根固定桩11至河底持力层，再通过活动环10和浸塑钢索5将方阵组件1固定在固定桩11上，两个方阵组件1共用一根固定桩11，这样方阵可以根据水位的涨跌自由调节，也不会整体漂移。抛锚的方式是用浸塑钢索5当锚绳将钢筋混凝土锚6固定在方阵设定的挂锚点上，每个方阵组件1设置两个挂锚点4，锚绳余量为历史最高与最低水位差，这样方阵可以根据水位的涨跌自由调节；方阵离岸远且水位变化大的采用交叉抛锚方式，水位变化大就要求锚绳余量大，大余量的锚绳给方阵随风或水流转动预留了空间，而最佳的光伏发电效率要求光伏方阵正南布置，转动越大损失越大，所以间隔采用浸塑钢索5及不锈钢弹簧7，当锚绳将钢筋混凝土锚6固定在方阵设定的挂锚点4上。利用不锈钢弹簧7的伸缩来应对水位的涨跌，最高水位时不锈钢弹簧7处于张拉状态，最低水位时不锈钢弹簧7于原始状态，并且不锈钢弹簧7的拉力可以抵抗部分风力和水流力，所以这种锚固可以减小方阵的转动；方阵离岸远且水位变化小的采用上文提及的抛锚方式。

Claims (9)

1.一种浮动式水上光伏发电系统，其特征在于：包括方阵组件(1)，所述方阵组件(1)为多个，相邻两个方阵组件(1)之间通过软连接(3)互相连接，所述软连接(3)由浸塑钢索(5)和减震垫(2)组成，所述减震垫(2)设于浸塑钢索(5)连接端(20)的两侧并突出于连接端(20)。
2.根据权利要求1所述的浮动式水上光伏发电系统，其特征在于：所述方阵组件(1)包括横向桁架(14)、纵向桁架(15)和浮力基础(16)；横向桁架(14)上设有后立柱(17)、前立柱(18)、斜梁(19)和主梁(13)，光伏组件(12)设于主梁(13)上。
3.根据权利要求1所述的浮动式水上光伏发电系统，其特征在于：所述方阵组件(1)包括横向桁架(14)、纵向单杆(21)和浮力基础(16)；横向桁架(14)上设有后立柱(17)、前立柱(18)、斜梁(19)和主梁(13)，光伏组件(12)设于主梁(13)上。
4.根据权利要求2或3所述的浮动式水上光伏发电系统，其特征在于：所述浮力基础(16)设于横向桁架(14)上，所述每个方阵组件(1)上的横向桁架(14)为两榀。
5.根据权利要求1所述的浮动式水上光伏发电系统，其特征在于：所述方阵组件(1)的四周设有挂锚点(4)，靠岸边的至少两对挂锚点(4)分别通过浸塑钢索(5)连接钢管(8)，所述钢管(8)的另一端通过活动环(10)连接至位于岸上的固定桩(11)上。
6.根据权利要求1所述的浮动式水上光伏发电系统，其特征在于：所述方阵组件(1)的四周设有挂锚点(4)，方阵组件(1)两两相对的挂锚点(4)通过浸塑钢索(5)连接活动环(10)，所述活动环(10)连接至底部固定在水底的固定桩(11)上。
7.根据权利要求6所述的浮动式水上光伏发电系统，其特征在于：两两相对的挂锚点(4)两侧设有突出于挂锚点(4)的减震垫(2)。
8.根据权利要求1所述的浮动式水上光伏发电系统，其特征在于：所述方阵组件(1)的四周设有挂锚点(4)，所述挂锚点(4)通过浸塑钢索(5)连接钢筋混凝土锚(6)，浸塑钢索(5)的长度为所处水体的历史最高水位。
9.根据权利要求1所述的浮动式水上光伏发电系统，其特征在于：所述方阵组件(1)的四周设有挂锚点(4)，对称挂锚点(4)之间设有斜向交叉设置的浸塑钢索(5)，浸塑钢索(5)连接至钢筋混凝土锚(6)，浸塑钢索(5)上还间隔设有不锈钢弹簧(7)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113955013A (zh) * 2021-09-04 2022-01-21 光之能（厦门）科技有限公司 一种水上光伏阵列锚固装置及锚固方法

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