CN219181431U - 一种浮潜式海上光伏发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种浮潜式海上光伏发电系统，其包括海上平台(1)、光伏组件(8)及光伏发电用电气设备，所述海上平台为周边布置系泊装置(4)的漂浮式平台，所述海上平台的上表面安装所述光伏组件，所述海上平台的中部设置设备室，所述设备室内安装所述光伏发电用电气设备、电化学储能装置和气系统；所述海上平台的周边安装多个气囊(9)，且所述海上平台的外面连接多个配重(10)，所述气系统连接所述气囊，额定海况时，所述海上平台漂浮在海面上，恶劣海况时，所述海上平台沉入海面以下，恶劣海况结束，所述海上平台上浮至海面。本实用新型有效降低了浮潜式海上光伏发电系统的造价，并简化了系统结构，减少了运行维护工作量。

Description

一种浮潜式海上光伏发电系统

技术领域

本实用新型涉及光伏发电系统，特别是一种浮潜式海上光伏发电系统。

背景技术

光伏发电需要占用大量地表面积，我国陆地光资源主要集中于陕北地区，经济发达地区主要集中于沿海地区，存在发电区域与负荷区域不匹配的矛盾。海洋光伏具有不占用陆地面积，离负荷地区近等优势，未来可作为资源开发的重要方向。

水面光伏发电技术主要分为固定桩光伏发电技术和漂浮式光伏发电技术两种。固定桩光伏发电技术主要适用于深度较小的湖面、近海滩涂等区域，漂浮式光伏发电不仅适用于上述区域，还适用于深海、远海等区域。陆上水面由于风浪较小，漂浮式光伏发电技术应用较多，且主要技术难题均已解决，但海洋上风浪较大，相关的海上漂浮式光伏发电技术还不成熟。

常规的浮潜式海上光伏发电系统的上表面覆盖光伏组件，其他光伏发电所需电缆及电气设备均布置于浮潜式海上光伏发电系统的内部封闭空间内。这种系统很好地保护了电气设备及附件，但为了得到较大发电量，需要在系统上表面布置更多光伏组件这使得系统上表面面积增大，同时为方便检修及维护，其内部封闭空间高度又不能小于2米，故系统总体积增大，造成其上浮所需的浮力更大，如果要进行浮潜动作，必须设置大体积的压水舱，大排量的水系统，大排量的气系统，且封闭空间对密封承压要求高，安装难度大，因此现有浮潜式海上光伏发电系统的造价偏高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有浮潜式海上光伏发电系统造价偏高的不足，本实用新型提供一种能减少造价，简化系统，减少运行维护工作量的浮潜式海上光伏发电系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：

一种浮潜式海上光伏发电系统，包括海上平台、光伏组件及光伏发电用电气设备，所述海上平台为周边布置系泊装置的漂浮式平台，所述海上平台的上表面安装所述光伏组件，其中：

所述海上平台的中部设置封闭式设备室，所述设备室内安装所述光伏发电用电气设备、电化学储能装置和气系统，且所述设备室的中部设置开放式的检修维护通道；

所述海上平台的周边安装多个气囊，且所述海上平台的外面连接多个配重，所述气系统连接所述气囊，额定海况时，所述海上平台漂浮在海面上，恶劣海况时，所述海上平台进入下潜状态，所述气系统将所述气囊内空气抽出，所述气囊体积缩小，浮力降低，所述海上平台在配重及自身重力作用下沉入海面以下，恶劣海况结束，所述气系统向所述气囊内注入空气，所述气囊的体积扩大，浮力增加，所述海上平台上浮至海面。

本实用新型通过气系统、气囊及配重来控制海上平台的浮潜，相对于一般浮潜式海上光伏发电系统少了水系统及压载水舱，有效降低了浮潜式海上光伏发电系统的造价，并简化了系统结构，减少了运行维护工作量。另外，本实用新型将开放式的检修维护通道设置在设备室的中部，使得设备室不需要做到两米高左右，从而能以较小的系统体积保证同等的发电功率，并降低系统造价。

在一具体实施例中，所述气系统包括空气压缩机、储气罐及气动阀，所述空气压缩机、储气罐、气动阀及所述气囊依次连接形成气回路。

优选地，所述气系统还包括压力变送器，所述压力变送器安装在所述储气罐的出气端，且所述压力变送器连接所述空气压缩机的控制端。

优选地，所述海上平台的周边布置液位传感器，所述液位传感器的信号输出端连接所述空气压缩机的控制端，以方便控制海上平台的上升深度及速度。

优选地，所述海上平台的重心位置布置用于控制系统姿态的陀螺仪，所述陀螺仪连接所述气动阀的控制端，以通过对气动阀开度的控制来调整气囊的气压，从而实现对海上平台位姿的调整。

优选地，所述设备室包括变压器室、逆变器室及浮潜设备室，所述变压器室内安装变压器，所述逆变器室内安装逆变器，所述浮潜设备室内安装所述电化学储能装置和气系统，所述检修维护通道设置在所述变压器室的上面。

优选地，所述变压器室布置在所述设备室的正中间，所述变压器室的外周依次布置所述逆变器室、所述浮潜设备室，以方便维持海上平台的平衡状态。

优选地，所述海上平台为蝶形开放平台，且所述海上平台的上表面从中间往两侧向下倾斜设置，有利于海上平台的表面水排除。

优选地，所述系泊装置上安装浮标，以通过浮标漂浮于海面，便于识别，避免平台体被往来船舶撞击。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型采用网格式材料覆盖于海上平台表面，使除设备室外的其他区域处于开放状态，减小了排水体积，降低了上浮力。

2、本实用新型采用气系统、气囊加配重来控制浮潜，相对于一般浮潜式海上光伏发电系统减少了水系统及压载水囊，有效降低了成本，简化了系统，减少了运行维护工作量。

3、本实用新型海上平台采用蝶形结构，两侧受力均匀，升降时上、下表面受力分布合理，且海上平台的上表面有从中间入两侧的向下坡度，有利于排除海上平台上表面积水。

4、本实用新型将除光伏组件、光伏电缆以外的电气设备集中布置于设备室内部，避免其受到海水的长期浸泡和海浪的冲击，更安全，也更有利于延长设备使用寿命，减少检修及维护工作量。

5、本实用新型可根据海况控制海上平台的浮潜，通过浮潜来有效规避恶劣海况对于系统的破坏性影响。

6、一般海上平台的气系统没有储气罐，通过漂浮式取气管在海面进行空气吸入和排出，存在取气管口被淹没或堵塞的隐患，本实用新型系统采用气囊、空气压缩机、储气罐、管道及附件构成的内部封闭空气系统，规避了此风险。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型浮潜式海上光伏发电系统的结构示意图。

图2为本实用新型浮潜式海上光伏发电系统的平面分布示意图。

图3为本实用新型气系统的原理图。

在图中：1-海上平台；2-液位传感器；3-浮标；4-系泊装置；5-气系统；6-变压器；7-逆变器；8-光伏组件；9-气囊；10-配重；11-电化学储能装置；12-陀螺仪；13-变压器室；14-逆变器室；15-浮潜设备室；16-海底；17-海平面；501-空气压缩机；502-储气罐；503-压力变送器；504-第一气动阀。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。

为了便于描述，各部件的相对位置关系，如：上、下、左、右等的描述均是根据说明书附图的布图方向来进行描述的，并不对本专利的结构起限定作用。

如图1、图2所示，本实用新型浮潜式海上光伏发电系统一实施例包括海上平台1、光伏组件8及光伏发电用电气设备(变压器室13、逆变器室14)。

所述海上平台1为蝶形开放平台，且所述海上平台1的上表面从中间往两侧向下倾斜设置而形成坡度，以便海上平台1的上表面积水可快速流走。所述海上平台1的上表面安装所述光伏组件8。所述海上平台1的周边布置系泊装置4，用于限制海上平台1的浮动区域。所述系泊装置4上安装浮标3，且浮标3的上部漂浮于海面，以便于识别，避免海上平台1被往来船舶撞击。

所述海上平台1的正中间位置设置为封闭式的设备室，所述设备室包括由内至外依次设置的变压器室13、逆变器室14及浮潜设备室15，所述变压器室13内安装变压器6，所述逆变器室14内安装逆变器7，所述浮潜设备室15内安装两套气系统5、两套电化学储能装置11。所述变压器室13的上面设置开放式的检修维护通道。

所述海上平台1的非设备室区域的表面采用网格状材料覆盖，使得除设备室之外的区域处于开放状态，从而减小上浮、下潜时的排水体积，降低了上浮力。

所述海上平台1的周边安装8个气囊9，以通过气系统5控制气囊9的气压，从而调整海上平台1的浮力，实现对海上平台1上浮、下潜的控制。

且所述海上平台1的四周及中心位置均布配重10，用于减小浮力与海上平台1重量的差值，降低气囊9的总体积。

所述海上平台1的周边布置8个液位传感器2，所述气囊9与所述液位传感器2一一对应设置，且所述液位传感器2的信号输出端连接所述空气压缩机501的控制端，以控制海上平台1的浮潜深度。

所述海上平台2的重心位置布置用于控制系统姿态的陀螺仪12，所述陀螺仪12连接所述气动阀504的控制端，以通过对气动阀504开度的控制来调整对应气囊9的气压，进而控制海上平台1的位姿。

所述电化学储能装置11用于为气系统5提供电力，同时作为光伏发电的储能装置。

如图3所示，所述气系统5包括空气压缩机501、储气罐502、压力变送器503、气动阀504，所述空气压缩机501、储气罐502、气动阀504及所述气囊9依次连接形成气回路，所述压力变送器503安装在所述储气罐502的出气端，且所述压力变送器503连接所述空气压缩机501的控制端，所述陀螺仪10连接所述气动阀504的控制端。

额定海况时，气系统5内的空气压缩机501将储气罐502内空气充入气囊9，使海上平台1的浮力等于自重，海上平台1漂浮在海面上用于光伏组件8吸收太阳能发电(本实用新型中光伏组件8的发电原理及发电系统为现有技术)，恶劣海况时，所述海上平台1进入下潜状态，气系统5内的空气压缩机501将气囊9内空气抽入储气罐502，所述气囊9的总体积缩小，浮力降低，海上平台1在自重及配重10作用下沉入海面以下，达到预设的下潜深度后，空气压缩机501将适量空气充入气囊9，当海上平台1的浮力等于自重及配重10时，整个海上平台1将悬停于预设的下潜深度，待恶劣海况消失后，气系统5继续加大气囊9的充气量，所述气囊9的体积扩大，使海上平台1的浮力增加并大于自重及配重10后，上浮至海面。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方案，但本实用新型的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种浮潜式海上光伏发电系统，包括海上平台(1)、光伏组件(8)及光伏发电用电气设备，所述海上平台为周边布置系泊装置(4)的漂浮式平台，所述海上平台的上表面安装所述光伏组件，其特征在于：

所述海上平台的中部设置封闭式的设备室，所述设备室内安装所述光伏发电用电气设备、电化学储能装置和气系统，且所述设备室的中部设置检修维护通道；

所述海上平台的周边安装多个气囊(9)，且所述海上平台的外面连接多个配重(10)，所述气系统连接所述气囊，额定海况时，所述海上平台漂浮在海面上，恶劣海况时，所述海上平台进入下潜状态，所述气系统将所述气囊内空气抽出，所述气囊体积缩小，浮力降低，所述海上平台在配重及自身重力作用下沉入海面以下，恶劣海况结束，所述气系统向所述气囊内注入空气，所述气囊的体积扩大，浮力增加，所述海上平台上浮至海面。

2.根据权利要求1所述的浮潜式海上光伏发电系统，其特征在于，所述气系统包括空气压缩机(501)、储气罐(502)及气动阀(504)，所述空气压缩机(501)、储气罐(502)、气动阀(504)及所述气囊依次连接形成气回路。

3.根据权利要求2所述的浮潜式海上光伏发电系统，其特征在于，还包括压力变送器(503)，所述压力变送器安装在所述储气罐的出气端，且所述压力变送器连接所述空气压缩机的控制端。

4.根据权利要求2所述的浮潜式海上光伏发电系统，其特征在于，所述海上平台的周边布置液位传感器(2)，所述液位传感器的信号输出端连接所述空气压缩机(501)的控制端。

5.根据权利要求2所述的浮潜式海上光伏发电系统，其特征在于，所述海上平台的重心位置布置用于控制系统姿态的陀螺仪(12)，所述陀螺仪连接所述气动阀的控制端。

6.根据权利要求1所述的浮潜式海上光伏发电系统，其特征在于，所述设备室包括变压器室(13)、逆变器室(14)及浮潜设备室(15)，所述变压器室内安装变压器(6)，所述逆变器室内安装逆变器(7)，所述浮潜设备室内安装所述电化学储能装置和气系统，所述检修维护通道设置在所述变压器室的上面。

7.根据权利要求6所述的浮潜式海上光伏发电系统，其特征在于，所述变压器室布置在所述设备室的正中间，所述变压器室的外周依次布置所述逆变器室、所述浮潜设备室。

8.根据权利要求1所述的浮潜式海上光伏发电系统，其特征在于，所述海上平台为蝶形开放平台，且所述海上平台的上表面从中间往两侧向下倾斜设置。

9.根据权利要求1所述的浮潜式海上光伏发电系统，其特征在于，所述系泊装置上安装浮标(3)。

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