CN220190763U - 一种多分枝自动变桨固定式海上光伏结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多分枝自动变桨固定式海上光伏结构，包括固定式基础、多分支集成式塔架和光伏设备，固定式基础的下段设于海床中，固定式基础的上段高于海平面并与多分支集成式塔架相连接，多分支集成式塔架包括主塔架和变桨支架，主塔架与变桨支架转动连接，主塔架设有驱动系统以驱动变桨支架转动，光伏设备固定于变桨支架上，主塔架设有太阳光追踪系统以监测太阳方位和相对于光伏设备的倾角，太阳光追踪系统与驱动系统相连接。本实用新型能够根据太阳方位调整光伏设备的角度，使其接收到充分的光照，提高发电效率，同时采用多分支集成式塔架能够设置多块光伏板，提高管桩利用率。

Description

一种多分枝自动变桨固定式海上光伏结构

技术领域

本实用新型属于海上光伏发电技术领域，尤其涉及一种多分枝自动变桨固定式海上光伏结构。

背景技术

随着我国光伏产业的不断发展，陆上光伏和水上光伏(湖泊、水库、河流、浅滩、海湾等)产业日趋成熟。传统的陆上光伏电站占地面积较大，大量占用山林或耕地，造成用地特别是耕地的浪费。因此，占用土地资源较少的水上光伏作为光伏电站的新兴形式应运而生，近年来得到业界的广泛关注，而海上相比湖泊、水库等有着更广阔的水面空间，海上光伏具有广阔的发展前景。

海上光伏分为打桩式海上光伏和漂浮式海上光伏，当水域水深较浅、水位变化幅度小、水底地质相对稳定时，打桩式的建设成本和施工成本相对于漂浮式更有优势。目前，打桩式海上光伏基础一般采用高强预应力混凝土管桩，其结构强度低，承载能力小，仅适用于极浅水和浅滩区域；而漂浮式海上光伏主要集中于有防波措施保护的水域，其浮体结构采用HDPE(高强度聚乙烯)吹塑而成，浮体吃水浅、干舷底，为防止波浪抨击光伏组件，仅适用于波高小于1m的海域。

传统海上预应力混凝土管桩光伏和HDPE漂浮式光伏结构适用范围小，无法抵抗恶劣的海况，前者管桩强度低，且每根管桩一般只支撑一块光伏板，管桩利用效率低；后者需要建设浮式防波堤消浪，会导致成本急剧增加。同时管状上的光伏板不能够根据太阳方位调整角度，使得发电效率低。

实用新型内容

本实用新型目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种多分枝自动变桨固定式海上光伏结构，能够根据太阳方位调整光伏设备的角度，使其接收到充分的光照，提高发电效率，同时采用多分支集成式塔架能够设置多块光伏板，提高管桩利用率。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种多分枝自动变桨固定式海上光伏结构，其特征在于：包括固定式基础、多分支集成式塔架和光伏设备，固定式基础的下段设于海床中，固定式基础的上段高于海平面并与多分支集成式塔架相连接，多分支集成式塔架包括主塔架和变桨支架，主塔架与变桨支架转动连接，主塔架设有驱动系统以驱动变桨支架转动，光伏设备固定于变桨支架上，主塔架设有太阳光追踪系统以监测太阳方位和和相对于光伏设备的倾角，太阳光追踪系统与驱动系统相连接。通过太阳光追踪系统和驱动系统配合，能够根据太阳方位调整变桨支架的角度，使得光伏设备接受到充分的光照，从而提高发电效率。同时采用多分支集成式塔架，能够在一个固定式基础上设置多个变桨支架，从而设置多个光伏设备，能够提高单个固定式基础的利用率，提高发电率。

进一步，固定式基础的上段与固定式基础的下段之间为固定式基础的变径段，固定式基础的变径段截面半径由下往上逐渐变小。由于海上工况的需求，需要管径较大的下段插入海床中，以提高固定式基础与海床连接的牢固程度和较高的承载力，而管径较小的上段则能够在海面上有较小的受风浪面，能够更好的海上工况，以保证整体稳固性。

进一步，处于海平面以下的固定式基础的变径段设有牺牲阳极块。采用牺牲阳极与外加电流保护法能够实现固定式基础的电化学防腐。

进一步，处于海平面以下的固定式基础设有海缆管。光伏设备发电通过海缆传输，海缆设于海缆管中则能够起到抗海浪作用，避免进入固定式基础的海缆前端遭受海浪冲击，起到固定作用。

进一步，固定式基础的上段与多分支集成式塔架之间设有对接法兰。通过对接法兰实现固定式基础与多分支集成式塔架之间的分体式连接，一方面能够便于整体的海上安装固定，另一方面能够方便多分支集成式塔架的维修与更换。

进一步，主塔架的底部设有转动轴承以实现主塔架的底部和上部之间的转动连接。通过转动轴承使得主塔架整体能够在水平面内180°旋转，利于光伏设备的发电。

本实用新型由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

本实用新型适用于多种海况环境、，可以抵抗大波高、大流速与海冰等恶劣复杂环境；支撑结构利用效率高、多分支布置以及太阳光追踪系统可有效解决各光伏设备间的遮蔽问题与发电效率问题；主塔架转动与分枝变桨转动使得整个光伏系统实现整体360的姿态调整，可有效提高各时段的发电效率，且各分枝的调整相互独立，互不影响，配合整体优化算法可实现整体最优发电效率；施工工序简单，可有效降低建造成本和缩短施工工期；太阳光跟踪系统可有效监测太阳方位，进而给出调整光伏板方位和角度的输入，提高了光伏板发电效率。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型一种多分枝自动变桨固定式海上光伏结构的结构示意图；

图2为本实用新型中光伏设备与变桨支架连接的结构示意图；

图3为本实用新型中驱动系统与太阳光追踪系统连接的结构示意图。

图中，1-固定式基础；2-多分支集成式塔架；3-光伏设备；4-固定式基础的下段；5-固定式基础的变径段；6-固定式基础的上段；7-主塔架；8-变桨支架；9-驱动系统；10-太阳光追踪系统；11-牺牲阳极块；12-海缆管；13-对接法兰；14-转动轴承。

具体实施方式

如图1至图3所示，为本实用新型一种多分枝自动变桨固定式海上光伏结构，包括固定式基础1、多分支集成式塔架2和光伏设备3，固定式基础1的下段设于海床中，固定式基础1的上段高于海平面并与多分支集成式塔架2相连接，多分支集成式塔架2包括主塔架7和变桨支架8，主塔架与变桨支架8转动连接，主塔架设有驱动系统9以驱动变桨支架8转动，光伏设备3固定于变桨支架8上，主塔架设有太阳光追踪系统10以监测太阳方位和相对于光伏设备的倾角，太阳光追踪系统10与驱动系统9相连接。通过太阳光追踪系统10和驱动系统9配合，能够根据太阳方位调整变桨支架8的角度，使得光伏设备3接受到充分的光照，从而提高发电效率。同时采用多分支集成式塔架2，能够在一个固定式基础1上设置多个变桨支架8，从而设置多个光伏设备3，能够提高单个固定式基础1的利用率，提高发电率。主塔架7结构为结构主干，起支撑作用；分枝结构用于安装光伏板设备，分枝沿主塔架7两侧布置，不同侧分枝水平向交错布置，同侧分枝间竖向绕主塔架7轴线成一定夹角(本实施例为5°)，确保光伏板之间不存在遮挡。分枝结构可根据实际设计需求设置主分枝与副分枝，可根据需求安装更多的光伏板。

自动变桨系统，其主要设备安装于集成式塔架结构内部，其耗电量小，通过光伏板发电即可实现供电，无需外接电源。太阳光追踪系统10，可监测太阳方位和相对于光伏设备的倾角，并将监测结果反馈给驱动系统9，由控制端发出电信号指令，驱动端执行指令控制多分枝集成式塔架的底部转动轴承和分枝变桨轴承根据太阳光入射角度调整方位和转角，保证光伏板接受到充分的光照，提高发电效率。驱动系统9安装于主塔架7内部。所有光伏板发电经由逆变器于主塔架7内部汇集，通过海底电缆送出。

固定式基础1的上段6与固定式基础1的下段4之间为固定式基础1的变径段5，固定式基础1的变径段5截面半径由下往上逐渐变小。由于海上工况的需求，需要管径较大的下段插入海床中，以提高固定式基础1与海床连接的牢固程度和较高的承载力，而管径较小的上段则能够在海面上有较小的受风浪面，能够更好的海上工况，以保证整体稳固性。固定式基础1为变直径钢管桩结构，钢管桩上端口细，下端口粗，上端口直径与顶部集成式塔架结构底部直径一致，并装有对接法兰，以保证准确对接；下端根据地勘数据和地基承载力要求设计合理直径；中部设置变径段，使上下端合理变径过渡。当钢管桩承载能力足够时，可不设置变径，即整根钢管桩为等直径圆管。钢管桩的钢结构外露部分(飞溅区、全浸区)物理防腐采用长寿命重防腐涂料，电化学防腐采用牺牲阳极与外加电流保护法。

处于海平面以下的固定式基础1的变径段5设有牺牲阳极块11。采用牺牲阳极与外加电流保护法能够实现固定式基础1的电化学防腐。

处于海平面以下的固定式基础1设有海缆管12。光伏设备3发电通过海缆传输，海缆设于海缆管12中则能够起到抗海浪作用，避免进入固定式基础1的海缆前端遭受海浪冲击，起到固定作用。

固定式基础1的上段6与多分支集成式塔架2之间设有对接法兰13。通过对接法兰13实现固定式基础1与多分支集成式塔架2之间的分体式连接，一方面能够便于整体的海上安装固定，另一方面能够方便多分支集成式塔架2的维修与更换。固定式基础1和多分支集成式塔架2结构分别建造，并在加工厂堆场完成集成式塔架结构上光伏组件设备和自动变桨系统设备的安装、调试，采用海上打桩及上部结构吊装的方式安装，上部结构高度集成，可减少海上作业时间，缩短施工工期，提高海上施工作业效率；海上运输可通过小型起重设备将钢管桩和集成式塔架结构吊装至甲板驳船上，采用吊装船机和小型打桩设备安装至指定海域，结构体型小、重量轻无需调遣大型驳船和吊装船机，大大降低了海上施工作业的成本和风险。

主塔架的底部设有转动轴承14以实现主塔架的底部和上部之间的转动连接。通过转动轴承14使得主塔架7整体能够在水平面内180°旋转，利于光伏设备3的发电。分枝结构与主塔架7结构连接处也设置有转动轴承14，可实现竖直面内90°旋转。

以上仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的技术特征并不局限于此。任何以本实用新型为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本实用新型的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种多分枝自动变桨固定式海上光伏结构，其特征在于：包括固定式基础、多分支集成式塔架和光伏设备，所述固定式基础的下段设于海床中，所述固定式基础的上段高于海平面并与所述多分支集成式塔架相连接，所述多分支集成式塔架包括主塔架和变桨支架，所述主塔架与所述变桨支架转动连接，所述主塔架设有驱动系统以驱动所述变桨支架转动，所述光伏设备固定于所述变桨支架上，所述主塔架设有太阳光追踪系统以监测太阳方位和相对于光伏设备的倾角，所述太阳光追踪系统与所述驱动系统相连接。

2.根据权利要求1所述的一种多分枝自动变桨固定式海上光伏结构，其特征在于：所述固定式基础的上段与所述固定式基础的下段之间为所述固定式基础的变径段，所述固定式基础的变径段截面半径由下往上逐渐变小。

3.根据权利要求1所述的一种多分枝自动变桨固定式海上光伏结构，其特征在于：处于海平面以下的所述固定式基础设有牺牲阳极块。

4.根据权利要求1所述的一种多分枝自动变桨固定式海上光伏结构，其特征在于：处于海平面以下的所述固定式基础设有海缆管。

5.根据权利要求1所述的一种多分枝自动变桨固定式海上光伏结构，其特征在于：所述固定式基础的上段与所述多分支集成式塔架之间设有对接法兰。

6.根据权利要求1所述的一种多分枝自动变桨固定式海上光伏结构，其特征在于：所述主塔架的底部设有转动轴承以实现所述主塔架的底部和上部之间的转动连接。