CN211642534U - 一种分体支承式水上光伏单元和分体支承式水上光伏系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种分体支承式水上光伏单元和分体支承式水上光伏系统，所述光伏单元包括漂浮在水面上的漂浮单元、与漂浮单元连接的固定架和由固定架支承的单块光伏组件，所述漂浮单元包括间隔设置的两个以上的主浮体和位于主浮体两端且将各主浮体连接起来的两连接浮排，每个连接浮排均由一个以上的连接浮体组成，各主浮体的两端分别设置一固定架，单块光伏组件与各主浮体上的固定架分别连接，单块光伏组件由光伏单元内所有的主浮体共同支承。该系统能够稳定的支承各种规格的光伏组件且能够大幅减少生产成本。

Description

一种分体支承式水上光伏单元和分体支承式水上光伏系统

技术领域

本实用新型涉及水上光伏电站系统技术领域，尤其涉及一种分体支承式水上光伏单元和分体支承式水上光伏系统。

背景技术

水上光伏系统是通过在水面构建浮体平台，然后利用支架在浮体平台上安装光伏组件的电站设备。

现有的水上光伏系统的单块光伏面板均是通过多个支架固定在一整块浮体上。例如宿州诺亚坚舟光伏科技有限公司在公开号为CN107354926A、名称为“一种水上光伏阵列的保护墙”的实用新型专利申请中公开了一种光伏阵列，其包括一个或多个光伏模组，每个光伏模包括：边界，其包括第一多个横向浮体和多个纵向浮体，位于边界内的第二多个横向浮体，以及位于边界内的多个主浮体，每个主浮体上设置太阳能电池板，其中多个主浮体连接在第二多个横向浮体或者第一多个横向浮体与第二多个横向浮体之间。具体公开了每个主浮体上设置有一块太阳能电池板。另外，阳光电源股份有限公司在授权公告号为CN204859088U、名称为“连接浮块、装有连接浮块的浮体组件与水上漂浮光伏电站”的中国实用新型专利中公开了一种水上漂浮光伏电站，该电站中的每一块浮体均搭配每一块太阳能电池板均支承在一块浮体上。

在安装长边在2m以上的太阳能大板时，因吹塑机等设备和成型工艺的限制，现有的单块的主浮体因尺寸限制从而达不到太阳能大板的最佳安装点。举个例子，长边为2m的太阳能大板安装到现有的单块的主浮体上时，长度方向上的最佳的安装距离为1.2-1.3m。但是依照现有的吹塑机设备和成型工艺，成型出来的浮体对应安装在其上的太阳能板的长边方向的尺寸最多达到1.1m左右，因而满足不了太能面板在长度方向上的最佳安装点要求。另外需要说明的是，依照现有的浮体制作工艺，如果想增加成型出来的浮体尺寸，需要对吹塑机、吹塑模具等设备进行更新换代，这无疑需要付出巨大的成本代价。

另外，从以上的列举的两份现有技术专利文献可以看出，为了节省生产成本，均是在主浮体的内部开上下贯通的通孔来节省材料。但是对于大板的最佳安装点的问题仍然没有解决。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种分体支承式水上光伏单元和分体支承式水上光伏系统，该系统能够稳定的支承各种规格的光伏组件且能够大幅减少生产成本。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种分体支承式水上光伏单元，包括漂浮在水面上的漂浮单元、与漂浮单元连接的固定架和由固定架支承的单块光伏组件，所述漂浮单元包括间隔设置的两个以上的主浮体和位于主浮体两端且将各主浮体连接起来的两连接浮排，每个连接浮排均由一个以上的连接浮体组成，各主浮体的两端分别设置一固定架，单块光伏组件与各主浮体上的固定架分别连接，单块光伏组件由光伏单元内所有的主浮体共同支承。

进一步的，各主浮体相互平行设置，两个连接浮排相互平行设置，每个连接浮排仅包括一个连接浮体。

进一步的，所述主浮体和连接浮体上分别连有拉耳，拉耳的侧壁上连有向外凸出的肋条，肋条沿拉耳的侧壁水平延伸至拉耳两侧浮体上，各拉耳的肋条在浮体上延伸至相互连接在一起形成一个箍住浮体和各拉耳的闭合的外圈梁。

进一步的，所述连接浮体的侧面和连接顶角处均设置有与主浮体和/或相邻连接浮体连接的拉耳。

进一步的，所述固定架下部由两个支脚构成人字形的支撑架主体，支脚的底端固定连接有紧固螺栓，固定架跨设在主浮体上且支脚上的紧固螺栓穿过主浮体和连接浮体上的拉耳与紧固螺母紧固连接从而将主浮体和相邻的连接浮体连接在一起。

进一步的，所述固定架上部具有一侧带卡钩的倾斜的卡板，光伏组件的框体一侧卡设在卡钩内，框体另一侧通过可拆卸连接在卡板另一侧的压合条压卡固定。

进一步的，所述卡板通过两相互铰接的定位板可拆卸连接在支撑架主体顶部，支撑架主体顶部设置有外凸的水平的定位榫条，定位板设置有与定位榫条卡配的内凹的榫槽，两定位板包夹支撑架主体顶部并通过紧固件紧固连接，卡板固定连在位于上方的定位板上。

进一步的，所述卡板、压合条和两定位板均由铝合金制成。

进一步的，所述主浮体一端的固定架高于主浮体另一端的固定架。

一种分体支承式水上光伏系统，包括多个上述的分体支承式水上光伏单元，各光伏单元横向通过连接浮体之间互连横向扩展，各光伏单元纵向通过主浮体和连接浮排的交错布置互连纵向扩展。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型的光伏单元和光伏系统的单块光伏组件通过两个以上的主浮体共同支承，各主浮体之间间隔设置使各浮体之间的距离可以根据光伏组件大小调整，由此可适应各类规格的光伏组件的安装和支承，特别是2m以上的大板光伏组件，并且可减少光伏组件的最大弯矩，从而减少光伏组件的应力破坏和变形。

本实用新型的固定架上部和下部之间通过包夹的两块定位板以及凹凸配合的方式，可以增大受力面积以及受力点。通过加强固定架和光伏组件的受力面积和受力点来加强固定架和光伏组件之间的连接刚度，使固定架和光伏组形成刚架结构，而固定架和主浮体支架仅通过螺栓紧固，其连接刚度远低于固定架和光伏组件的连接刚度，因此当水面波动引起漂浮系统上下起伏时，主浮体和连接浮体形成的漂浮平台通过自身的变形吸收水面波动，上部的支撑架及光伏组件的波动较小。

固定架采用下部分叉可跨设在主浮体上的结构，并且通过底部的紧固螺栓直接将固定架、主浮体和连接浮体进行连接，不仅可减少构件数量，并且简化可安装程序和提高了安装效率。固定架的上部和下部可拆卸连接，上部受力较大的卡板等与下部较为稳定的支撑架主体可采用不同的材料制成，例如上部的卡板等可采用强度较高的铝合金，下部的支撑架主体等就可以采用塑料，这样可以大幅减少生产成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的立体结构示意图；

图2为本实用新型的主浮体的结构示意图；

图3为本实用新型的连接浮体的结构示意图；

图3-1为图3中A处的放大结构示意图；

图4为本实用新型的浮体外圈梁内三角槽的结构示意图；

图5为本实用新型的浮体内外圈梁的结构示意图；

图6为本实用新型实施例一的俯视结构示意图；

图7为本实用新型实施例一的侧视结构示意图；

图8为本实用新型的固定架的结构示意图；

图9为本实用新型的支撑架的结构示意图；

图10为本实用新型的固定组件的结构示意图；

图11为本实用新型的固定架与光伏组件连接的结构示意图；

图12为本实用新型的固定架与主浮体和连接浮体连接的结构示意图；

图13为本实用新型的主浮体与连接浮体连接布置方式的一种结构示意图；

图14为本实用新型的主浮体与连接浮体连接布置方式的另一种结构示意图。

附图标记说明：

1-漂浮单元、10-主浮体、101-连接浮排、102-连接浮体、1021-上凹槽、1022-下凹槽、1023-内凹槽、1024-连接槽、11-主体结构、111-上底面、112-下底面、113-侧面、114-连接顶角、12-拉耳、120-通孔、1201-定位口、1202-加强筋、121-侧壁、122-肋条、13-外圈梁、131-三角槽、132-第一环形槽、133-第二环形槽、134-空心槽道、135-突出部分、14-内圈梁、15-浅容纳槽、161-第一凹陷、162-第二凹陷、2-固定架、21-支撑架、201-前支撑、202-后支撑、210-支撑架主体、211-支脚、2111-横梁、212-定位头、2121-连接板、2122-定位榫条、2124-侧板、2125-脊板、22-固定组件、221-第一定位件、2211-卡板、2212-卡槽、2213-卡钩、2214-连接条、2215-圆槽、2216-第一榫槽、2217-第一定位板、222-第二定位件、2221-销轴、2222-第二榫槽、2223-第二定位板、2224-弯折部、223-压合条、2231-顶部边、2232-侧部边、2233-底部边、2234-摩擦面、2235-卡凸、31-紧固螺栓、311-限位板、312-定位肋、4-光伏组件、41-光伏面板框体。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明：

实施例一、

参见图1至图14，一种分体支承式水上光伏单元，包括漂浮在水面上的漂浮单元1、与漂浮单元1连接的支承体系和由支承体系支承并且与支承体系连接的单块光伏组件4。

所述漂浮单元1包括平行间隔设置的两个以上的主浮体10和位于主浮体10前后两端垂直于主浮体10设置且与主浮体10连接的两个线状的连接浮排101，两个连接浮排101相互平行设置，每个连接浮排101体均由一个以上的连接浮体102组成。

参见图2至图6，所述主浮体10和连接浮体102的主体结构11均由上底面111和下底面112分别与位于上下底面之间的侧面113连接形成具有内腔的类长方体状。所述主浮体10为细长的长条状，所述连接浮体102为宽度比主浮体10稍宽的长条状。所述主浮体10的侧面113的连接顶角114处一体成型连有用于主浮体10与连接浮体102之间相互连接的拉耳12。所述连接浮体102的侧面113上和侧面113的连接顶角处114一体成型连有拉耳12。本实施例中，所述主浮体10的四个连接顶角114处各设置一个拉耳12，所述连接浮体102的四个连接顶角114处各设置一个拉耳12，所述连接浮体102的长边侧面113上靠近两连接顶角114处各设置一个拉耳12，所述连接浮体102侧面113上的拉耳12与靠近的连接顶角114处的拉耳12的距离与主浮体10短边上的两连接顶角114处的拉耳12之间的距离相同。

所述拉耳12为扁平状且中部设置有贯通拉耳12上下表面的通孔120，所述通孔120的内壁上均匀设置有内凹的多个定位口1201，所述拉耳12的上下表面在通孔120的外周设置有绕通孔120均匀布置的加强筋1202。所述拉耳12的侧壁121上一体成型连有向外凸出的肋条122，所述肋条122沿拉耳12的侧壁121水平延伸至拉耳12两侧的主体结构11的侧面113上。各拉耳12的肋条122在主体结构11的侧面113延伸至相互连接在一起形成一个箍住主体结构11和各拉耳12的闭合的外圈梁13。通过吹塑工艺形成的HDPE浮体由于外圈梁13的设置在主体结构11对应外圈梁13的内壁一圈极有可能出现如图4所示的往外圈梁13侧凹进去的竖向截面为三角形状的三角槽131，这样就容易使得应力集中在三角槽131的顶点处，而三角槽131的顶点是合模线的位置，因此容易导致浮体开裂。为了解决上述问题，可在吹塑时通过挤压模具使得主体结构11对应外圈梁13的内壁处保持平整以提高外圈梁13的力学性能。作为优选的方案，所述主体结构11内部对应外圈梁13的位置设置有向内凸出的内圈梁14，内外圈梁的设置增加了圈梁的横向的整体宽度，进一步提高圈梁的结构强度。

进一步的，所述外圈梁13的上表面设置有下凹的第一环形槽132，所述第一环形槽132沿外圈梁13延伸形成一闭合的环状。所述外圈梁13的下表面设置有上凹的第二环形槽133，所述第二环形槽133沿外圈梁13延伸形成一闭合的环状。所述第一环形槽132和第二环形槽133上下对应设置在外圈梁13上使得外圈梁13的竖向截面形状为“工”字形。所述外圈梁13在第一环形槽132和第二环形槽133的外侧突出部分135内部设置有中空的沿外圈梁13设置的闭合的空心槽道134。

所述连接浮体102的主体结构11上对应侧面拉耳12的位置设置有内凹的浅容纳槽15，所述侧面拉耳12容纳在浅容纳槽15内且与主体结构11一体连接，由于设置了外圈梁13，所述连接浮体102上的浅容纳槽15可以较现有技术中的浮体上的容纳槽更浅一些。所述连接浮体102的主体结构11的侧面113靠近上底面111的部位设置有内凹的第一凹陷161，所述主体结构11的侧面113靠近下底面112的部位设置有内凹的第二凹陷162。所述第一凹陷161和第二凹陷162为局部的小的。所述主体结构11同一侧面113上的第一凹陷161和第二凹陷162上下对应设置。

进一步的，所述连接浮体102的主体结构的上底面111设置有叉形的向下凹陷的上凹槽1021，所述连接浮体102的主体结构的下底面112中心位置设置有长圆形的向上凹陷的下凹槽1022，所述下凹槽1022内部设置有相对于下凹槽1022进一步向上凹陷的圆形的多个位于同一直线上的内凹槽1023，各内凹槽1023之间分别通过条状的连接槽1024连接。

所述主浮体10与其相邻的连接浮体102以及相邻两连接浮体102通过紧固件穿过连接浮体102上下叠合的拉耳后紧固连接在一起。

参见图1、图7至图12，所述支承体系包括位于前排的包含至少两个固定架2的前支撑201和位于后排的包含至少两个固定架2的后支撑202，所述前支撑201和后支撑202的固定架2的数量分别与主浮体10数量相同，每个主浮体10的前后两端各设置一个固定架2。

所述固定架2包括用于与主浮体10连接的支撑架21和用于固定光伏组件4的光伏面板框体41的固定组件22，所述支撑架21和固定组件22可拆卸连接在一起。

所述支撑架21具有两个支脚211构成的人字形的支撑架主体210，所述支撑架主体210的两支脚211之间优选连接有横梁2111以加强结构强度，所述支脚211的底端固定连接有紧固螺栓31，所述紧固螺栓31可直接穿过的拉耳12的通孔120与紧固螺母固定连接。所述紧固螺栓31与支脚211连接的部位设置大于拉耳12通孔的限位板311以防止固定架2下沉，所述紧固螺栓31靠近限位板311的上部设置有外凸的竖向的与定位口1201匹配的定位肋312，所述紧固螺栓31下部设置螺纹与紧固螺母螺接使支撑架21与主浮体10和连接浮体102连接在一起。

所述支撑架主体210的上部连接有一个扁平状的定位头212，所述定位头212具有一板状的连接板2121，所述连接板2121的两侧设置有多个相互间隔且水平设置的定位榫条2122，所述定位榫条2122的两端边缘与连接板2121的两端边缘齐平。所述定位头212的上部和下部开设有通孔。所述连接板2121的两端分别连有垂直于连接板2121设置的侧板2124，所述侧板2124水平向两侧的侧边延伸至连接板2121两侧的定位榫条2122外。所述侧板2124从连接板2121的顶部一直延伸至支脚211的底部。优选的，所述支撑架主体210与定位头212连接的部分为弧形状，所述连接处的侧板2124内连有竖向的脊板2125，所述脊板2125与弧形的侧板2124贴合形成两端小中间大的形状。可选的，所述支撑架21采用塑料一体成型。

所述固定组件22包括第一定位件221、第二定位件222和压合条223，所述第一定位件221的顶部具有一倾斜设置的卡板2211，所述卡板2211的一端顶面设置有卡槽2212，所述卡板2211的另一端顶面设置有向卡板2211卡槽2212侧翻折的卡钩2213。所述第一定位件221在卡板2211的下方通过多根连接条2214固定有具有开口的圆槽2215，所述圆槽2215的开口朝向卡板2211低的一端设置。所述第一定位件221在圆槽2215的下方设置有具有多个间隔设置的第一榫槽2216的第一定位板2217，所述第一定位板2217上的第一榫槽2216与定位头212上一侧的定位榫条2122一一卡配。所述第二定位件222的顶部具有一个可转动连接在第一定位件221上的圆槽2215内的水平设置的销轴2221，所述第二定位件222在所述销轴2221下方设置有具有多个间隔设置的第二榫槽2222的第二定位板2223，所述第二定位板2223上的第二榫槽2222与定位头212上另一侧的定位榫条2122一一卡配，所述第二定位板2223的顶部具有一个弯折部2224。所述第一定位件221的第一定位板2217和第二定位件222的第二定位板2223上分别设置有供紧固件穿设的通孔。采用紧固螺栓31螺母等紧固件依次穿过第一定位件221的第一定位板2217、定位头212的连接板2121和第二定位件222的第二定位板2223后将三者固定连接。

所述压合条223具有一可贴合光伏面板框体41顶面的顶部边2231、一贴合光伏面板框体41侧面的侧部边2232和一贴合卡板2211的底部边2233，所述底部边2233上设置有通孔，所述压合条223通过紧固件穿过底部边2233和卡板2211后与卡板2211固定连接。具体的，所述顶部边2231、侧部边2232和底部边2233形成一Z字形并配合卡板2211形成可卡合光伏面板框体41侧框的卡合部。优选的，所述顶部边2231靠近光伏面板框体41顶面的底面具有锯齿状的摩擦面2234。所述底部边2233底面设置有可卡设在卡板2211卡槽2212中的卡凸2235。

所述固定组件22中的第一定位件221和第二定位件222通过圆槽2215和销轴2221转动连接在一起，所述第一定位件221和第二定位件222的榫槽与支撑架21的榫条一一卡配后，使用紧固件将第一定位件221和第二定位件222固定在支撑架21的定位头212上。将光伏面板框体41一侧侧边卡合在第一定位件221的卡板2211的卡钩2213内侧，光伏面板框体41另一侧使用压合条223固定，具体的，所述压合条223的顶部边2231压在光伏面板框体41顶面上，侧部边2232贴住并抵住光伏面板框体41侧边，底部边2233的卡凸2235卡合在卡板2211的卡槽2212内，最后通过紧固件穿过底部边2233和卡板2211，将压合条223固定在第一定位件221上。优选的，所述固定组件22由铝合金制成。

所述后支撑202的固定架2的高度高于前支撑201的固定架2的高度。所述后支撑202的支撑架21的两支脚211之间设置横梁2111，所述前支撑201因为高度较低，因此省去支撑架21的两支脚211之间的横梁2111。

所述前支撑201的固定架2跨设在主浮体10的前端部上，且两支脚211分别位于主浮体10的前端两侧并夹住主浮体10，底部的紧固螺栓31分别穿过主浮体10前端两侧的连接顶角处114的拉耳12和前端相邻的连接浮体102靠近主浮体10侧的拉耳12后由紧固螺母将前支撑201、主浮体10前端和前端相邻的连接浮体102固定连接在一起。同样的，所述后支撑202的固定架2跨设在主浮体10后端且两支脚211底部的紧固螺栓31分别穿过主浮体10后端两侧的连接顶角处114的拉耳12和后端相邻的连接浮体102靠近主浮体10侧的拉耳12后由紧固螺母将前支撑201、主浮体10后端和后端相邻的连接浮体102固定连接在一起。

所述前支撑201的卡板2211的卡槽2212设置在低的一端，卡钩2213设置在高度一端，所述后支撑202的卡板2211的卡槽2212设置在高的一端，卡钩2213设置在低的一端，以使前支撑201的压合条223能够压住光伏面板框体41低的一侧，后支撑202的压合条223能够压住光伏面板框体41高的一侧。

可选的，参见图13和图14，一个光伏单元的所有主浮体10连在一个连接浮体102上，或者一个光伏单元的每个主浮体10各连接一个连接浮体102且连有主浮体10的连接浮体102相互连接，或者一个光伏单元的每个主浮体10各连接一个连接浮体102且连有主浮体10的连接浮体102之间连有一个以上的连接浮体102。优选的，一个光伏单元的所有主浮体10连接在一个连接浮体102上，即一个光伏单元的支承一块光伏面板的主浮体10前后两端分别与一个连接浮体102连接固定，以提高光伏单元的稳定性。

实施例二、

参见图1，一种分体支承式水上光伏系统，包括多个如实施例一中的分体支承式水上光伏单元，各光伏单元横向通过连接浮体102之间的互连来实现横向的扩展，各光伏单元纵向通过主浮体10和连接浮排101的交错布置互连来实现纵向的扩展。

以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种分体支承式水上光伏单元，包括漂浮在水面上的漂浮单元（1）、与漂浮单元（1）连接的固定架（2）和由固定架（2）支承的单块光伏组件（4），其特征在于：所述漂浮单元（1）包括间隔设置的两个以上的主浮体（10）和位于主浮体（10）两端且将各主浮体（10）连接起来的两连接浮排（101），每个连接浮排（101）均由一个以上的连接浮体（102）组成，各主浮体（10）的两端分别设置一固定架（2），单块光伏组件（4）与各主浮体（10）上的固定架（2）分别连接，单块光伏组件（4）由光伏单元内所有的主浮体（10）共同支承。

2.根据权利要求1所述的分体支承式水上光伏单元，其特征在于：各主浮体（10）相互平行设置，两个连接浮排（101）相互平行设置，每个连接浮排（101）仅包括一个连接浮体（102）。

3.根据权利要求1所述的分体支承式水上光伏单元，其特征在于：所述主浮体（10）和连接浮体（102）上分别连有拉耳（12），拉耳（12）的侧壁（121）上连有向外凸出的肋条（122），肋条（122）沿拉耳（12）的侧壁（121）水平延伸至拉耳（12）两侧浮体上，各拉耳（12）的肋条（122）在浮体上延伸至相互连接在一起形成一个箍住浮体和各拉耳（12）的闭合的外圈梁（13）。

4.根据权利要求1所述的分体支承式水上光伏单元，其特征在于：所述连接浮体（102）的侧面（113）和连接顶角处（114）均设置有与主浮体（10）和/或相邻连接浮体（102）连接的拉耳（12）。

5.根据权利要求1所述的分体支承式水上光伏单元，其特征在于：所述固定架（2）下部由两个支脚（211）构成人字形的支撑架主体（210），支脚（211）的底端固定连接有紧固螺栓（31），固定架（2）跨设在主浮体（10）上且支脚（211）上的紧固螺栓（31）穿过主浮体（10）和连接浮体（102）上的拉耳（12）与紧固螺母紧固连接从而将主浮体（10）和相邻的连接浮体（102）连接在一起。

6.根据权利要求5所述的分体支承式水上光伏单元，其特征在于：所述固定架（2）上部具有一侧带卡钩（2213）的倾斜的卡板（2211），光伏组件（4）的框体（41）一侧卡设在卡钩（2213）内，框体（41）另一侧通过可拆卸连接在卡板（2211）另一侧的压合条（223）压卡固定。

7.根据权利要求6所述的分体支承式水上光伏单元，其特征在于：所述卡板（2211）通过两相互铰接的定位板可拆卸连接在支撑架主体（210）顶部，支撑架主体（210）顶部设置有外凸的水平的定位榫条（2122），定位板设置有与定位榫条（2122）卡配的内凹的榫槽，两定位板包夹支撑架主体（210）顶部并通过紧固件紧固连接，卡板（2211）固定连在位于上方的定位板上。

8.根据权利要求7所述的分体支承式水上光伏单元，其特征在于：所述卡板（2211）、压合条（223）和两定位板均由铝合金制成。

9.根据权利要求1所述的分体支承式水上光伏单元，其特征在于：所述主浮体（10）一端的固定架（2）高于主浮体（10）另一端的固定架（2）。

10.一种分体支承式水上光伏系统，其特征在于：包括多个如权利要求1至9中任一权利要求所述的分体支承式水上光伏单元，各光伏单元横向通过连接浮体（102）之间互连横向扩展，各光伏单元纵向通过主浮体（10）和连接浮排（101）的交错布置互连纵向扩展。

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