CN218112938U - 一种防浪漂浮光伏系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种防浪漂浮光伏系统，包括防浪组件、设置在防浪组件上的发电单元及将所述防浪组件锚固在海底的锚固组件，其特征在于，所述防浪组件包括漂浮式边框以及悬挂式缆绳；所述悬挂式缆绳固定在漂浮式边框内侧，形成网状结构用于发电单元的连接安装。本实用新型漂浮光伏系统，能有效解决目前海上光伏建设面临的海风海浪问题，保证漂浮式海上光伏的安全稳定运行。

Description

一种防浪漂浮光伏系统

技术领域

本实用新型涉及漂浮式海上光伏领域，具体地，涉及一种防浪漂浮光伏系统。

背景技术

能源结构转型是应对全球气候变化的重要举措，我国提出双碳目标，开创了光电等新能源领域开发利用的发展新局面。光伏电站建设已经从太阳能资源条件较好的西北地区逐渐向太阳能资源条件较差的中部及东部地区拓展，同时中部及东部地区可大规模用于开发地面光伏电站的土地面积稀缺，发展水上光伏是解决中东部地区光伏建设问题的重要方式。国家水利部印发的《水利部关于加强河湖水域岸线空间管控的指导意见》中指出“光伏电站、风力发电等项目不得在河道、湖泊、水库内建设”，对于内湖水面光伏建设的要求进一步严格，水面光伏的建设需要更多的向近海海域等地发展。

我国东部沿海海岸线总长度达3.2万多千米，其中大陆海岸线长1.8万多千米，按理论研究，可供海上光伏利用的海域面积约71万平方公里，初步估算可安装的海上光伏规模超过70 GW，具有广阔的市场前景。目前内湖漂浮式水面光伏通常采用高密度聚乙烯浮箱（HDPE）作为浮体基础，依靠其内部空气提供浮力，并通过耳板和螺栓将各个浮体进行连接形成浮体方阵，光伏组件通过支架或预设倾角的形式安装在浮体基础上。但是在国内外近海光伏建设试验中发现，将内湖漂浮式水面光伏方案直接运用于近海光伏建设时存在诸多问题，国内近海光伏建设的成功案例较少，主要是由于在海上风浪的长期影响下，HDPE浮体基础的耳板连接处因长期受力容易发生断裂，造成浮体方阵破坏，同时在海上大风条件下，光伏组件安装时的倾角受风荷载的影响容易被吹起，造成光伏阵列侧翻。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种防止光伏阵列侧翻的防浪漂浮光伏系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种防浪漂浮光伏系统，包括防浪组件、设置在防浪组件上的发电单元及将所述防浪组件锚固在海底的锚固组件，其特征在于，所述防浪组件包括漂浮式边框以及悬挂式缆绳；所述悬挂式缆绳固定在漂浮式边框内侧，形成网状结构用于发电单元的连接安装；所述发电单元包括浮体基础和安装在浮体基础上的光伏组件；浮体基础通过连接挂钩连接到悬挂式缆绳上。

所述防浪组件还包括护栏和步道；所述护栏和步道安装于所述漂浮式边框上，所述护栏用于保障人员安全；所述步道用于人员通行。

所述漂浮式边框由两个圆环通过连接件组成。

在两个所述圆环内分别填充有泡沫材料。

所述防浪组件还包括渔网，所述渔网悬挂在漂浮式边框下方，用于辅助漂浮式边框进行消浪。

所述锚固组件包括锚固绳索、锚固件及风浪警报器：所述锚固绳索一端通过螺栓与漂浮式边框连接件进行固定，另一端熔铸固定在锚固件上对整个漂浮光伏系统进行固定；锚固件与锚固绳索连接后将锚固件固定在海床上。

所述锚固组件还包括风浪警报器，所述风浪警报器通过浮体漂浮在海面上，内部配有液位计和警报装置，当液位超过限定数值并维持一段时间后警报装置发出警报信号，警报器通过不锈钢制连接绳索连接在锚固绳索上，当强风浪使锚固绳索绷直时，连接绳索将漂浮的警报器拽入海面以下，警报器进行报警。

所述光伏组件以嵌入式的方式安装在浮体基础上。

在所述浮体表面喷涂聚脲涂层用于预防海水侵蚀和减少浮体吸水。

本实用新型防浪漂浮光伏系统，包括由漂浮式边框和悬挂式缆绳构成的防浪组件，漂浮式边框起到防波堤的作用，同时为发电组件的悬挂绳索提供固定。设置悬挂式缆绳用于光伏浮体的悬挂，形成一种柔性光伏连接形式，提高光伏系统的抗风浪能力。

发电单元的浮体基础由高分子泡沫材料制成，表面喷涂聚脲涂层用于防海水侵蚀和减少浮体吸水，浮体基础通过连接挂钩连接到悬挂式缆绳上；光伏组件以嵌入式的方式安装在浮体基础上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

（1）漂浮式边框，能够对海上不同方向的波浪形成有效的消浪效果，对内部发电单元形成有效保护，悬挂式缆绳用于光伏浮体的悬挂，形成一种柔性光伏连接形式，提高光伏系统的抗风浪能力。通过消浪和抗风浪两个方面，实现防止光伏阵列侧翻，保证漂浮式海上光伏的安全稳定运行。

（2）漂浮式边框内部设置悬挂式缆绳，浮体基础通过连接挂钩连接到悬挂式缆绳上形成柔性光伏结构。

（3）浮体基础采用高分子泡沫材料作为主体材料，并采用聚脲作为浮体涂层材料，有效提升浮体浮力和力学强度，有利于应对海浪风险。

（4）光伏组件以嵌入式的形式安装在浮体基础上，光伏组件于浮体间无安装倾角，有利于减少海风对光伏系统的影响。

附图说明：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是防浪组件示意图；

图3是漂浮式边框示意图；

图4是图3的A-A剖面图；

图5是连接件结构示意图；

图6是图5的侧视图；

图7是锚固组件示意图；

图8是发电组件示意图；

图9是图8中连接挂钩的结构示意图

图10是图8中嵌入式卡扣的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图说明和实施例对本实用新型做出详细说明。

如图1所示，本实施例提供一种防浪漂浮光伏系统，涉及漂浮式海上光伏领域。该系统主要包括防浪组件1、锚固组件2、发电单元3。防浪组件主要通过漂浮式边框1.1起到防浪效果，漂浮式边框1.1内侧与悬挂式缆绳1.5连接，在漂浮式边框1.1内部形成网状结构，用于发电单元3的连接安装。锚固组件2通过锚固绳索2.1与防浪组件1连接，对系统形成有效锚固。

如图2-5所示，防浪组件1主要包括起到主体框架和防浪作用的漂浮式边框1.1、连接固定漂浮式边框的连接件1.2、保障人员安全的护栏1.3、用于通行的步道1.4和悬挂在漂浮式边框内侧的悬挂式缆绳1.5。漂浮式边框1.1由内环1.1.1和外环1.1.2组成，均采用PVC塑料管制成，管内填充高分子泡沫材料提供浮力，并减少管壁破损时框体的浮力损失。连接件1.2将漂浮式边框1.1的内环1.1.1和外环1.1.2固定，连接件1.2与护栏1.3连接，连接件两侧分别设有与悬挂式缆绳连接的缆绳扣1.2.1和与锚固组件连接的锚固扣1.2.2，连接件1.2下方提供悬挂防浪渔网的挂钩1.2.3。护栏1.3由立柱1.3.1和扶手1.3.2组成，均采用PVC管材料护栏通过固定件1.3.3连接到连接件1.2上，立柱1.3.1和扶手1.3.2通过组合件1.3.4连接。步道1.4敷设在漂浮式边框1.1上部。悬挂式缆绳1.5在漂浮式边框1.1内部形成网状结构，用于发电单元3的连接安装。

如图7所示，锚固组件2主要包括锚固绳索2.1、锚固件2.2和风浪报警器2.3。锚固绳索2.1由多根不锈钢绳搓合制成，一端通过锚固扣1.2.2连接在防浪组件1的连接件1.2上，另一端熔铸固定在锚固件2.2上。锚固件2.2为固定在海床上的钢筋混凝土桩基，分布在系统的四个方位上，通过复数条锚固缆绳2.1与漂浮式边框1.1进行连接对系统形成锚固。风浪警报器2.3由浮体气囊2.3.1、连接绳索2.3.2、液位计2.3.3、警报装置2.3.4等组成。在风浪较小的情况下风浪警报器2.3通过浮体气囊2.3.1漂浮在海面上，气囊下方通过连接绳索2.3.2与锚固绳索2.1相连，此时通过液位计2.3.3检测的液位处于安全范围；在强风浪条件下，网球拍式漂浮光伏系统沿风浪方向发生偏移，使一侧锚固绳索2.1绷直，在锚固绳索2.1绷直的情况下，风浪警报器2.3的连接绳索2.3.2将浮体气囊2.3.1、液位计2.3.3和警报装置2.3.4拽入海面以下，此时液位计检测的液位处于风险值，警报装置根据此时液位计的检测信号进行警报。

如图8所示，发电单元3主要包括浮体基础3.1、连接挂钩3.2和光伏组件3.3。浮体基础3.1由高分子泡沫材料制成，利用高分子材料较好的力学强度，满足海上风浪条件对浮体材料力学性能的要求，采用发泡技术形成高分子泡沫材料满足浮体基础对浮力的需求，浮体表面喷涂聚脲涂层，利用聚脲材料的致密性和耐海水侵蚀能力，防止内部高分子材料受到海水侵蚀并隔绝水分减少泡沫材料的吸水，同时喷涂聚脲材料能进一步增强浮体材料的力学性能。浮体基础3.1四周附有连接挂钩3.2，通过连接挂钩3.2可将浮体基础3.1连接到漂浮式外框1.1的悬挂式缆绳1.5上，对浮体基础3.1形成固定，同时浮体基础3.1形成的阵列具有柔性结构，能够较好的应对海上风浪的挑战。浮体基础3.1上部突起用于光伏组件3.3的安装，光伏组件3.3通过嵌入式卡扣3.1.1直接固定在浮体基础3.1上，取消光伏组件的安装倾角以减小海风对光伏系统的影响。光伏组件的电气缆线设施连接在光伏组件底部，需要对光伏组件底部进行防水和防海水侵蚀处理。

本实用新型防浪漂浮光伏系统，安装步骤如下：

（1）依据海上风浪监测数据结果，选定漂浮光伏系统的预定安装海域；

（2）在海岸上将放浪组件的漂浮式外框的内环和外环通过连接件进行组装，组装完成后将漂浮式外框推入海上，并依次将防浪渔网、护栏以及步道安装连接到外框上；

（3）将悬挂式缆绳连接到漂浮式外框内侧，并根据发电单元浮体基础大小确定缆绳间距；

（4）悬挂式缆绳连接完毕后，将发电单元的浮体基础连接到悬浮式缆绳上，将光伏组件逐一安装到浮体基础上，调节悬挂式缆绳间距，确保相邻浮体基础间、光伏组件间不发生碰撞；

（5）在预定安装海域进行锚固件的施工，两两一组完成锚固件的固定，在完成第一组锚固件施工后将组装完成的网球拍式漂浮系统牵引到预定海域，将漂浮式外框与已安装好的一组锚固件通过锚固绳索进行连接，连接完成后开始第二组锚固件的施工，并与漂浮式外框进行连接；

（6）锚固完成后，将风浪警报器通过连接绳索连接到锚固绳索上，调节液位计液位并设定警报装置的安全液位阈值和警报液位；

完成光伏组件的缆线敷设，将电器缆线从防浪网球拍式漂浮光伏系统底部接出，通过海底缆线将光伏组件产生的电力输送至岸边逆变器。

Claims (9)

1.一种防浪漂浮光伏系统，包括防浪组件、设置在防浪组件上的发电单元及将所述防浪组件锚固在海底的锚固组件，其特征在于，所述防浪组件包括漂浮式边框以及悬挂式缆绳；所述悬挂式缆绳固定在漂浮式边框内侧，形成网状结构用于发电单元的连接安装；所述发电单元包括浮体基础和安装在浮体基础上的光伏组件；浮体基础通过连接挂钩连接到悬挂式缆绳上。

2.根据权利要求1所述的防浪漂浮光伏系统，其特征在于，所述防浪组件还包括护栏和步道；所述护栏和步道安装于所述漂浮式边框上，所述护栏用于保障人员安全；所述步道用于人员通行。

3.根据权利要求2所述的防浪漂浮光伏系统，其特征在于，所述漂浮式边框由两个圆环通过连接件组成。

4.根据权利要求3所述的防浪漂浮光伏系统，其特征在于，在两个所述圆环内分别填充有泡沫材料。

5.根据权利要求2所述的防浪漂浮光伏系统，其特征在于，所述防浪组件还包括渔网，所述渔网悬挂在漂浮式边框下方，用于辅助漂浮式边框进行消浪。

6.根据权利要求1所述的防浪漂浮光伏系统，其特征在于，所述锚固组件包括锚固绳索、锚固件及风浪警报器：所述锚固绳索一端通过螺栓与漂浮式边框连接件进行固定，另一端熔铸固定在锚固件上对整个漂浮光伏系统进行固定；锚固件与锚固绳索连接后将锚固件固定在海床上。

7.根据权利要求6所述的防浪漂浮光伏系统，其特征在于，所述锚固组件还包括风浪警报器，所述风浪警报器通过浮体漂浮在海面上，内部配有液位计和警报装置，当液位超过限定数值并维持一段时间后警报装置发出警报信号，警报器通过不锈钢制连接绳索连接在锚固绳索上，当强风浪使锚固绳索绷直时，连接绳索将漂浮的警报器拽入海面以下，警报器进行报警。

8.根据权利要求1所述的防浪漂浮光伏系统，其特征在于，所述光伏组件以嵌入式的方式安装在浮体基础上。

9.根据权利要求8所述的防浪漂浮光伏系统，其特征在于，在所述浮体基础表面喷涂聚脲涂层用于预防海水侵蚀和减少浮体吸水。

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