CN218577985U - 基于半潜平台的漂浮式光伏系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于水面光伏发电技术领域，公开了基于半潜平台的大型漂浮式光伏系统。包括主框架、若干个光伏板；主框架上部设有若干个上部支撑杆，每个上部支撑杆两端分别固定在主框架的两端上，若干个光伏板固定设置在上部支撑杆上，每个光伏板分别通过支架与上部支撑杆连接；主框架下端设有若干个下部浮体，每个下部浮体的一侧开设有导缆孔并通过导缆孔连接锚链；主框架的架体与每个下部浮体连接处对应设置连接件，每个下部浮体包括浮箱和立柱，浮箱上端面四角处设置立柱，主框架与下部浮体通过立柱和连接件连接固定。通过提高光伏板与海平面的高度距离使其能够适应海上恶劣的风浪流条件。

Description

基于半潜平台的漂浮式光伏系统

技术领域

本实用新型属于水面光伏发电技术领域，本实用新型涉及基于半潜平台的漂浮式光伏系统。

背景技术

在光伏发电领域，随着近年来光伏行业的发展，可用于建设陆上光伏电站的土地资源越来越紧张。我国可利用海域超300万km2，理论上可发展近7亿kW(700GW)海上光伏，因此，相较于陆上光伏电站，海上光伏电站更具发展前景。除此之外，海上光伏电站还具有以下的优势：一、海上光伏电站可就近布置于沿海经济发达地区，减少能源传输距离；二、水体对光伏组件的冷却作用，可降低组件表面温度，提高电站发电量；三、水上光伏阵列对水的遮挡可以减少藻类光合作用，抑制藻类生长，从而改善水质。

海上光伏电站主要有两种形式，打桩式海上光伏和漂浮式海上光伏。漂浮式海上光伏相比打桩式海上光伏，具有适应水深范围广，对地质条件要求低等优点。但是目前对适用于海上光伏电站的大型漂浮式光伏系统的研究依旧处于探索阶段，主要面临以下问题：

一、目前成熟的漂浮式水上光伏电站的设计方案主要应用于风浪条件较好的湖泊和港湾上，通常无法适应海上恶劣的海况，山东德州丁庄水库一期工程并网发电后，受大风影响，大量光伏板被吹到岸边，造成部分电站损坏。

二、现有半潜式油气平台，其上部面积小，造价过高，也不适用于海上光伏电站。目前成熟的海洋半潜式平台主要应用于油气开发领域，因为海洋油气平台上部结构重量较大，并且由于油气开采工作对平台稳定性的要求极高，这导致油气平台单位面积的造价过高。其结构设计也并不适用于漂浮式海上光伏电站。

三、因为漂浮式海上光伏电站一般采用海上现场安装的方式，设计应考虑安装时的施工速率以及施工成本。

因此设计一种能够适应恶劣海况的、经济的、便于施工安装的大型漂浮式光伏系统是有意义的。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种基于半潜平台的漂浮式光伏系统，该系统可以安装大面积光伏板，通过提高光伏板与海平面的高度距离使其能够适应海上恶劣的风浪流条件。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于半潜平台的漂浮式光伏系统，包括主框架、若干个光伏板；主框架上部设有若干个上部支撑杆，每个上部支撑杆两端分别固定在主框架的两端上，若干个光伏板固定设置在上部支撑杆上，每个光伏板分别通过支架与上部支撑杆连接；主框架下端设有若干个下部浮体，每个下部浮体的一侧开设有若干个导缆孔并通过导缆孔连接锚链；主框架的架体与每个下部浮体连接处对应设置连接件，每个下部浮体包括浮箱和立柱，浮箱上端面四角处设置立柱，主框架与下部浮体通过立柱和连接件连接固定；主框架为n*m阵列网格形状，其中n、m均为大于1以上的自然数，n＝m或n≠m。能够保证所述支撑杆件受力均匀，在较小的用钢量下控制结构变形。

进一步的，所述连接件为圆筒状结构，开口朝向与下部浮体连接面；且连接件的圆筒内径与立柱的外经相同。安装过程中，首先将所述下部浮体立柱嵌套进连接件，然后通过焊接或铆接的方式进行固定。

进一步的，下部浮体设置四个以上，且中心对称设置。

进一步的，优选主框架为3*3网格阵列，下部浮体中心对称设置四个。保证结构优异的水动力性能，又能保证上部结构受力均匀，控制结构的应力和变形。

进一步的，光伏板不限制任一型号，实现其功能即可，优选尚德STP570S-C72；浮箱不限制任一型号，实现其功能即可，优选尺寸为长8m*宽5m*高4m；

进一步的，下部浮体通过锚链固定在海床上。

该系统通过浮箱上立柱架高光伏板工作的平台面，能够使光伏板远离海平面，因此能够适应恶劣的海洋条件。并且，该系统结构受力均匀，在保证较大的光伏板安装面积的同时，能够极大程度地节约钢材，降低成本。此外，该系统结构简单，施工方便。

本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是：

一、浮箱通过四角的立柱与上部主框架相连接，立柱增加了光伏板离海面的距离，避免了光伏板直接受到海浪的冲击，使系统能够适应较为恶劣的海况。

二、主框架使用n×m网格设计，一方面能够更好的连接固定四个浮箱，另一方面为铺设在其上的光伏板和上部支撑杆提供均匀的支撑。该结构充分考虑到漂浮式海上光伏电站的特点，结构设计合理，减少了用钢量，并且结构简单，施工安装方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：

图1是本实用新型基于半潜平台的漂浮式光伏系统的整体结构示意图。

图2是本实用新型基于半潜平台的漂浮式光伏系统未安设光伏板前示意图。

图3是本实用新型基于半潜平台的漂浮式光伏系统的主框架的结构示意图。

图4是下部浮体的示意图。

图中1.光伏板，2.上部支撑杆，3.主框架，4.下部浮体，5.导缆孔，6.锚链，31.连接件，41.立柱，42.浮箱。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本实用新型进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。实施例中的光伏板不限制任一型号，实现其功能即可，优选尚德STP570S-C72；浮箱不限制任一型号，实现其功能即可，优选尺寸为长8m*宽5m*高4m；

实施例1

一种基于半潜平台的大型漂浮式光伏系统，如图1-4所示，包括主框架3、若干个光伏板1；主框架3上部设有若干个上部支撑杆2，每个上部支撑杆2两端分别固定在主框架3的两端上，若干个光伏板1固定设置在上部支撑杆2上，每个光伏板1分别通过支架与上部支撑杆2连接；主框架3下端设有若干个下部浮体4，每个下部浮体4的一侧开设有导缆孔5并通过导缆孔5连接锚链6；主框架3的架体与每个下部浮体4连接处对应设置连接件31，每个下部浮体4包括浮箱42和立柱41，浮箱42上端面四角处设置立柱41，主框架3与下部浮体4通过立柱41和连接件31连接固定；主框架3为n*m阵列网格形状，其中n、m均为大于1以上的自然数，n＝m或n≠m。能够保证所述支撑杆件受力均匀，在较小的用钢量下控制结构变形。

连接件31为圆筒状结构，开口朝向与下部浮体4连接面；且连接件31的圆筒内径与立柱41的外经相同。安装过程中，首先将所述下部浮体4的立柱41嵌套进连接件31，然后通过焊接或铆接的方式进行固定。

主框架3为3*3网格阵列，下部浮体4中心对称设置四个。

每个浮箱42外侧设有两个导缆孔5用于和锚链6相连接，系统通过八根锚链6固定在海面上。其中，主框架3和下部浮体4的具体连接方式为：主框架3上的连接件31与下部浮体4的立柱41嵌套连接后通过焊接或铆接的方式固定。

所述下部浮体由浮箱42和四角的四根支撑立柱41构成。为了使漂浮式光伏系统能够适应海上恶劣的风浪条件，光伏板1需要距离海平面一定高度。但是一般漂浮式海上光伏系统本身重量较小，所需浮力较小，所以浮箱42的体积较小，高度不够。通过立柱41支撑的方式来架高光伏板1，相较于增加浮箱42高度，能够极大地减小用钢量，降低成本。此外，四根立柱41四角对称布置，能够更好地支撑所述主框架3。

上述系统具体工作进程为：

该系统有4个对称布置的浮箱提供浮力，使结构能够漂浮在海面上，浮箱通过四角的立柱与主框架连接固定，进而形成一个整体。此外主框架为上部支撑杆提供支撑，支撑杆固定在主框架上，光伏板铺设在支撑杆上。最后该系统通过锚链固定在海床上。

根据实施例1方案，设计了一种具体的模型，运用海工结构设计软件SESAM进行了强度和稳性分析，该模型稳性良好，并且能够经受最大波高为10m的波浪条件。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (5)

1.基于半潜平台的漂浮式光伏系统，其特征是，包括主框架(3)、若干个光伏板(1)；主框架(3)上部设有若干个上部支撑杆(2)，每个上部支撑杆(2)两端分别固定在主框架(3)的两端上，若干个光伏板(1)固定设置在上部支撑杆(2)上，每个光伏板(1)分别通过支架与上部支撑杆(2)连接；主框架(3)下端设有若干个下部浮体(4)，每个下部浮体(4)的一侧开设有若干个导缆孔(5)并通过导缆孔(5)连接锚链(6)；主框架(3)的架体与每个下部浮体(4)连接处对应设置连接件(31)，每个下部浮体(4)包括浮箱(42)和立柱(41)，浮箱(42)上端面四角处设置立柱(41)，主框架(3)与下部浮体(4)通过立柱(41)和连接件(31)连接固定；主框架(3)为n*m阵列网格形状，其中n、m均为大于1以上的自然数，n＝m或n≠m。

2.如权利要求1所述的基于半潜平台的漂浮式光伏系统，其特征是，连接件(31)为圆筒状结构，开口朝向与下部浮体(4)连接面；且连接件(31)的圆筒内径与立柱(41)的外经相同。

3.如权利要求2所述的基于半潜平台的漂浮式光伏系统，其特征是，每个浮箱(42)外侧设有两个导缆孔(5)。

4.如权利要求3所述的基于半潜平台的漂浮式光伏系统，其特征是，下部浮体(4)设置四个以上，且中心对称设置。

5.如权利要求1所述的基于半潜平台的漂浮式光伏系统，其特征是，主框架(3)为3*3网格阵列，下部浮体(4)中心对称设置四个。

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