主浮體及水面浮動式光伏發電組件的製作方法
2023-11-30 14:30:31
本實用新型涉及一種主浮體及水面浮動式光伏發電組件，屬於光伏發電技術領域。
背景技術：
水上的漂浮式光伏電站組件(以下簡稱光伏組件)是指用在水塘、小型湖泊、水庫、蓄水池等水上建立的漂浮式光伏電站所需要的浮體部件。利用該浮體部件可將光伏板、逆變器等置於水面上，既可減少土地資源的浪費，又可以利用水上面積進行光伏發電；光伏板通過光伏組件固定在水面上，可利用水體對光伏組件及光伏板冷卻效應，抑制組件與光伏板表面溫度的上升，提高發電量；理論上還可以減少水面蒸發量，抑制水中藻類繁殖，有利於水資源的保護。
技術實現要素：
為克服現有技術存在的缺點，本實用新型的發明目的是提供一種主浮體及水面浮動式光伏發電組件有良好的可操作性。
為實現所述發明目的，本實用新型的一種主浮體，其特徵在於，其為沿軸線設置有通孔的六面體，其中，前面和後面為垂直於水平面的平面，且前面的高度比後面小，左面和右面為對稱的凸弧面，下面為平面，上面為凹弧面；上面的前邊設置有前託架，前託架上設置有託槽；上面的後邊設置有後託架，後託架上設置有卡槽，前託架和後託架用於固定光伏板。
優選地，主浮體的四個角上至少設置有具有耳板。
為實現所述實用新型目的，本實用新型的另一方面提供一種水面浮動式光伏發電組件，包括多個光伏發電單元，其特徵在於，光伏發電單元包括權利要求2所述的主浮體和光伏板。
優選地，水面浮動式光伏發電組件還包括多個副浮體、多個踏板、多個系泊浮體和多個連接浮體，多個主浮體、多個副浮體、多個踏板、多個系泊浮體和多個連接浮體通過插銷相連接形成的矩形結構，通過錨固裝置進行調整方位角。
優選地，插銷包括銷釘和止退銷，其中，銷釘為沿軸芯設置有通孔的圓管體，圓管體的上邊設置有環形的凸環，凸環上沿圓管體的徑向設置有通孔，圓管體的下面的側壁上對稱設置有兩個通孔，通孔內設置有彈性卡扣；止退銷為能夠插入到銷釘的圓管體的沿軸芯設置的通孔中的圓柱體，圓柱體的頂端設置有圓餅，下端設置有彈性倒扣。
優選地，插銷還包括補厚墊圈，其套在銷釘上。
優選地，主浮體、多個副浮體、多個踏板、多個系泊浮體和多個連接浮體均由聚乙烯材料製備。
與現有技術相比，本實用新型提供的主浮體及水上的漂浮式光伏電站組件有良好的可操作性。
附圖說明
圖1是本實用新型提供的漂浮式光伏電站組件的三維示意圖；
圖2是本實用新型提供的漂浮式光伏電站組件主浮體三維示意圖；
圖3是本實用新型提供的漂浮式光伏電站組件主浮體工作時剖面示意圖；
圖4是本實用新型提供的漂浮式光伏電站組件副浮體的三維示意圖；
圖5是本實用新型提供的漂浮式光伏電站組件踏板的三維示意圖；
圖6是本實用新型提供的漂浮式光伏電站組件系泊浮體的三維示意圖；
圖7是本實用新型提供的漂浮式光伏電站組件連接浮體的三維示意圖；
圖8是本實用新型提供的漂浮式光伏電站組件插銷的三維示意圖；
圖9是本實用新型提供的漂浮式光伏電站組件插銷的剖面示意圖；
圖10是本實用新型提供的漂浮式光伏電站組件插銷的工作時三維示意圖；
圖11是本實用新型提供的光伏系統的錨固裝置的三維示意圖；
圖12是本實用新型提供的可自動調節光伏系統方位角的錨固裝置的浮筒的示意圖；
圖13是本實用新型提供的可自動調節光伏系統方位角的錨固裝置的絞車與纜繩的連接示意圖；
圖14是本實用新型提供的錨固裝置的主制系統的電路圖；
圖15是本實用新型提供的錨固裝置的分制系統的電路圖。
具體實施方式
下面將結合附圖對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語「中心」、「上」、「下」、 「豎直」、「水平」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語「第一」、「第二」等僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「設置」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，還可以是兩個元件內部的連通，對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
圖1是本實用新型提供的水面浮動式光伏發電組件的立體示意圖，如圖1所示，本實用新型提供的水面浮動式光伏發電組件，包括多個光伏發電單元，光伏發電單元包括主浮體和光伏板1，水面浮動式光伏發電組件還包括多個副浮體，如副浮體2，多個踏板，如踏板3，多個系泊浮體，如系泊浮體5和以及多個連接浮體，如連接浮體4，多個主浮體、多個副浮體、多個踏板、多個系泊浮體和多個連接浮體通過插銷（如插銷6）相連接形成的矩形結構，通過其周邊設置的若干個錨固裝置進行調整方位角。
圖2是本實用新型提供的漂浮式光伏電站組件主浮體三維示意圖；圖3是本實用新型提供的漂浮式光伏電站組件主浮體工作時剖面示意圖，如圖2-3所示，本實用新型提供的主浮體為沿軸線設置有大通孔的六面體，其中，前面301和後面302為垂直於水平面的平面，且前面的高度比後面的高度小，左面303和右面304為對稱的凸弧面，下面305為平面，上面306為凹弧面；上面306的前邊設置有前託架307，前託架上設置有託槽，前託架307的中央設置有凹槽309；上面的後邊設置有後託架308，後託架上設置有卡槽，後託架的中央設置有凹槽310，前託架和後託架用於固定光伏板1。前託架上的左邊和右邊還對稱設置有螺孔311A和311B用於通過螺栓將光伏板固定於前託架上。浮體的四個角上至少設置有具有耳板，如耳板312A、312B、312C。
圖4是本實用新型提供的漂浮式光伏電站組件副浮體的三維示意圖；圖5是本實用新型提供的漂浮式光伏電站組件踏板的三維示意圖；圖6是本實用新型提供的漂浮式光伏電站組件系泊浮體的三維示意圖；圖7是本實用新型提供的漂浮式光伏電站組件連接浮體的三維示意圖，如圖4-6所示，副浮體、踏板、系泊浮體和連接浮體的四個角上均設置有耳板，上面均設置有防滑結構。
本實用新型中，優選地，主浮體、多個副浮體、多個踏板、多個系泊浮體和多個連接浮體均由聚乙烯材料製備。
圖8是本實用新型提供的漂浮式光伏電站組件插銷的三維示意圖；圖9是本實用新型提供的漂浮式光伏電站組件插銷的剖面示意圖，如圖8-9所示，插銷包括銷釘601和止退銷605，其中，銷釘為沿軸芯設置有空腔的圓管體，圓管體的上邊設置有環形的凸環602，凸環上沿圓管體的徑向設置有通孔604，圓管體的下面的側壁上對稱設置有兩個方形孔，如611，方形孔內調置有彈性卡扣，如603；止退銷605為能夠插入到銷釘的圓管體的沿軸芯設置的通孔中的圓柱體，圓柱體的頂端設置有圓餅606，下端設置有彈性倒扣607，彈性倒扣607的中央沿軸線設置有圓柱形凹槽608。插銷還包括補厚墊圈610，其套在銷釘上。
圖10是本實用新型提供的漂浮式光伏電站組件插銷的工作時三維示意圖，如圖10所示，安裝將銷釘601插入各浮體相連的耳板，其彈性卡扣彈出，即完成各浮體之間的連接配合。對於載荷要求較高的使用環境，可在銷釘中插入止退銷605，則彈性卡扣無法向內收攏，從而實現銷釘組合的自鎖功能；為方便銷釘601與止退銷605取出，可採用夾具612通過孔將銷釘601與止退銷605取出，夾具類似於圖10中的夾具612，只需要沿著插銷軸向向上稍微用力提起即可；補厚墊圈610根據耳板相對位置，根據需要填補上下間距，進而保證整體結構的穩定性。因為插銷的設計，大大的簡化了安裝步驟，節省了人力成本。
圖11是本實用新型提供的光伏系統的錨固裝置的三維示意圖，如圖11所示，本實用新型提供的光伏系統的錨固裝置至少包括4個浮筒12A、12B、12C和12C，每個浮筒由兩根錨纜固定於海床或河床上，如浮筒12A由錨纜13A和錨纜13B固定於海床或河床上，如浮筒12B由錨纜13C和錨纜13D固定於海床或河床上；如浮筒12C由錨纜13E和錨纜13F固定於海床或河床上；如浮筒12D由錨纜13G和錨纜13H固定於海床或河床上。每個浮筒設置有兩個絞車輪轂和兩個絞車，每個較車由一個電機驅動；錨固裝置還至少包括控制系統。纜繩14A和纜繩14B的第一端分別與水上光伏系統11的第一個邊的兩個點固定連接，纜繩14A和纜繩14B的第二端分別固定於浮筒12A上的兩個絞車輪轂上；纜繩14C和纜繩14D的第一端分別與水上光伏系統11的第二個邊的兩個點固定連接，纜繩14C和纜繩14D的第二端分別固定於浮筒12B上的兩個絞車輪轂上；纜繩14E和纜繩14F的第一端分別與水上光伏系統11的第三個邊的兩個點固定連接，纜繩14E和纜繩14F的第二端分別固定於浮筒12C上的兩個絞車輪轂上；纜繩14G和纜繩14H的第一端分別與水上光伏系統11的第二個邊的兩個點固定連接，纜繩14G和纜繩14H的第二端分別固定於浮筒12D上的兩個絞車輪轂上；絞車在控制系統的控制下驅動絞車輪轂正轉或者反轉，從而使一個浮筒上的兩根纜繩中的一根纜繩纏繞在絞車輪轂，另一根纜繩從絞車輪轂上放出。每個浮筒的位置離光伏系統邊緣的距離不小於光伏系統邊緣長度的一半，每根纜繩的長度不小於光伏系統邊緣長度。
圖12是本實用新型提供的可自動調節光伏系統方位角的錨固裝置的浮筒的示意圖；如圖12示所示，本實用新型提供的光伏系統的錨固裝置浮筒12A由錨纜13A和錨纜13B固定於海床或河床上，優選地，浮筒12A的側壁上設置了兩個連接件17A和17B，錨纜13A和錨纜13B的一端與連接件固定連接，另一端固定於海床或河床上；浮筒12A上設置有兩個絞車輪轂15A和15B和兩個絞車18A和18B，每個較車由一個電機驅動；纜繩14A的第一端與水上光伏系統11的第一個邊的一個點固定連接，纜繩14A的第二端固定於浮筒12A上的絞車輪轂15A上，如圖13所示；絞車在控制系統16A的控制下驅動絞車輪轂正轉或者反轉，從而使浮筒上的兩根纜繩中的一根纜繩纏繞在絞車輪轂，另一根纜繩從絞車輪轂上放出。
本實用新型以一個浮筒上的結構為例進行了說明，其它浮筒的結構均相同，不再重述。
本實用新型提供的所述控制系統包括設置在光伏系統上的主控系統和設置在浮筒上的四個分控系統。
圖14是本實用新型提供的錨固裝置的主控制系統的電路圖，如圖14所示，所述主控系統包括控制器MCU、角傳感器131和無線通信模塊128，所述角傳感器131用用採集光入射到光伏系統角度並將角度信息轉換為電信息，而後提供給A/D轉換器轉換為數位訊號，再提供給控制器MCU。控制器根據角傳感器提供的電信息給經無線通信模塊128及與其相連的天線給分控系統提供控制信號以使絞車輪轂正轉和反轉。
主控系統還包括MPPT控制模塊，其依據光伏電池輸出電壓、輸出電流的採樣值，調節充電器功率，在環境溫度、光強發生變化時，使太陽能電池總處於最大功率輸出狀態，提高太陽能電池的使用效率。如圖4所示，電阻R1和R2相串聯而後並聯到光伏電池S兩端，其中間節點用於取出光伏電壓的取樣電壓；光伏電池的負極通過電阻R3接地，R3為電流採樣電阻，MPPT控制模塊根據採樣電壓和採樣電流的值給充電器101提供控制信號。
主控系統還包括：可充電電池Ec和DC/DC轉換器102，其中，充電器101利用太陽能電源S給可充電電池Ec充電。充電器101的正極輸出端連接於二極體D1的正極，二極體D1連接於可充電電池Ec的電源正極，可充電電池Ec的電源正極連接DC/DC轉換器102的電源輸入端，DC/DC轉換器102的輸出端提供各種直流電能，如+5V、+12V、+24V、+110V、+220V等，以供控制系統及電機等用電。
主控系統還包括RAM130和ROM129，其中，ROM129用於存儲應用程式，並用於存儲數據，RAM130從ROM129中取出應用程式和數據，並臨時存儲於其中。
主探系統還包括顯控單元104，其用於輸入指令並顯示信息。
圖15是本實用新型提供的錨固裝置的分控制系統的電路圖，如15所示，分控系統包括控制器MCU 141、無線通信模塊138和絞車驅動器。絞車驅動器包括光電隔離器142、電機驅動器133、電機134、光電隔離器135、電機驅動器136和電機137，控制器141的第一個輸出埠經光電隔離器142給電機驅動器133提供控制信號以使電機134正轉或者反轉，從而使第一個絞車正轉或反轉，進而使絞車輪轂上的纜繩纏繞或者釋放；控制器141的第二個輸出埠經光電隔離器135給電機驅動器136提供控制信號以使電機137正轉或者反轉，從而使第二個絞車正轉或反轉，進而使絞車輪轂上的纜繩纏繞或者釋放。控制器根據角傳感器提供的電信息給絞車驅動器提供控制信號以使絞車輪轂正轉和反轉。
分控系統還包括RAM139和ROM140，其中，ROM139用於存儲應用程式，並用於存儲數據，RAM140從ROM1399中取出應用程式和數據，並臨時存儲於其中。
主控系統設置在光伏系統的浮體上，分控系統的組成相同，均設置在浮筒上。工作時，使主控系統給分控系統同時信息，以使四個浮筒的正轉的絞車工作同步，反轉的絞車的工作也同步，如此能夠較輕鬆地使光伏系統旋轉容易。
本實用新型由於採取以上技術方案，具有如下優點：
1、主浮體、副浮體、踏板、系泊浮體和連接浮體是聚乙烯材料的殼體結構，模塊化製作，降低生產成本，簡化製造工藝。
2、結構耐磨，抗壓，不易腐蝕，不破壞生態環境，適用溫度範圍大，廢舊產品可再回收利用。
3、操作空間大，易於電氣設備存放，同時扁平形狀可以提供更大的承載力。
4、光伏組件與水平面的夾角和副浮體、踏板、系泊浮體和連接浮體的寬度可根據使用地區的緯度等因素合理設計，提高光伏系統的適用性。
5、主浮體和光伏組件之間的空隙有利於利用風和水的冷卻效應降低組件的工作溫度，進一步提高發電效率。
6、主浮體、副浮體、踏板、系泊浮體和連接浮體之間採用插銷連接，安裝維修方便快速，系統具有較好的穩定性，大幅縮短施工周期。
以上結合附圖，詳細說明了本實用新型的工作原理。但是本領域的普通技術人員應當明白，說明書僅是用於解釋權利要求書。但本實用新型的保護範圍並不局限於說明書。任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型批露的技術範圍內，可輕易想到的變化或者替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。因此，本實用新型的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。