一種水上光伏發電用複合材料浮體系統的製作方法
2023-09-17 18:34:40 1
本實用新型涉及浮動平臺技術領域，具體說是一種綠色環保、全生命周期長、維護費用低、用於水上光伏發電用複合材料浮體系統。
背景技術：
隨著我國經濟社會的發展，我國光伏發電進入飛速發展階段，據統計截至2015年底，我國光伏發電累計裝機容量達到4300萬千瓦，超越德國成為全球規模最大的光伏市場。光伏電站的缺點之一是能量分散，佔地面積大，因此，我國嚴格限制光伏電站佔用耕地，鼓勵光伏採用戈壁、沙漠、荒山。與傳統地面光伏電站相比，漂浮式光伏電站將光伏發電組件安裝在水面浮體上，具有不佔用土地資源、減少水量蒸發、抑制藻類生長的作用，同時水體對光伏組件及電纜的冷卻也可有效提高發電效率。
作為水面光伏電站的重要支撐平臺，浮動平臺是關係到整個光伏電站能否正常運行發電的重要環節。目前光伏電站的全生命周期為25年，浮動平臺必須具有良好的抗腐蝕性能、低密度、抗凍脹、抗風浪等特性來與之匹配。現有浮動平臺中的浮體單元通常採用高密度聚乙烯材料，其使用壽命在15年左右，難以滿足光伏電站全生命周期25年的要求。而複合材料水上浮動平臺使用壽命可達50年以上，很好地解決了以上問題。
技術實現要素：
本實用新型的目的是針對現有技術問題，提出了一種水上光伏發電用複合材料浮體系統，其綠色環保、耐腐蝕性能優異，使用壽命可達50年以上，滿足光伏電站全生命周期25年的要求，可很好地應用於水上光伏電站的建設。
本實用新型採用的技術方案為：一種水上光伏發電用複合材料浮體系統，該浮體系統包括複合材料浮體主梁、複合材料浮體次梁和複合材料拉擠型材；
複合材料浮體主梁上表面每隔一段距離預埋帶有螺栓孔的鋼板，複合材料浮體次梁擱置在浮體主梁上，通過螺栓與複合材料浮體主梁連接，將多個複合材料浮體主梁沿橫向連成整體；複合材料浮體主梁兩側預埋鋼片，預埋鋼片之間通過螺栓連接將複合材料浮體主梁沿縱向連成整體；所述複合材料拉擠型材包括複合材料支架次梁、複合材料支架主梁、複合材料支架豎向支撐、複合材料浮體水平支撐；複合材料浮體水平支撐和複合材料支架豎向支撐通過螺栓固定在複合材料浮體次梁上，複合材料支架主梁通過螺栓與複合材料支架豎向支撐及複合材料浮體次梁連接，複合材料支架主梁上每隔一段距離通過螺栓連接固定一根複合材料支架次梁，太陽能電池板通過Z型連接件固定在複合材料支架次梁上。
作為優選，所述複合材料為樹脂基纖維增強複合材料，纖維可採用玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維或芳綸纖維，樹脂可採用不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂或者環氧樹脂。
作為優選，所述複合材料浮體主梁包括複合材料面層、複合材料格構腹板和泡沫芯材，泡沫化學成分可以是聚氨酯、聚氯乙烯或者聚醚醯亞胺。
作為優選，所述複合材料浮體次梁可採用兩根複合材料拉擠型材膠接而成，也可採用複合材料拉擠型材、複合材料夾芯梁、格構增強複合材料夾芯梁、鍍鋅鋼梁。
作為優選，所述複合材料支架次梁的截面形狀是方管型、U型或者槽型，複合材料支架主梁、支撐的截面形狀是槽型、L型或者方管型。
作為優選，所述複合材料浮體主梁的長度為8-15米，複合材料浮體次梁的長度為9-12米。
上述水上光伏發電用複合材料浮體系統的拼裝方法，包括以下步驟：
a、採用拉擠成型工藝製備複合材料拉擠型材；選定纖維及樹脂種類，使纖維增強材料在牽引裝置的拉引下，依次經過樹脂浸漬裝置、預成型模、加熱到給定溫度的鋼製主成型模和後處理爐，以製得所需複合材料拉擠型材；選擇截面形狀為方管型的複合材料拉擠型材，通過膠接得到複合材料浮體次梁；
b、採用真空導入工藝製作複合材料浮體主梁；首先根據設計參數要求將泡沫切割成需要的尺寸，在每個切割成型的泡沫四周包裹玻璃纖維布，然後將包裹玻璃纖維布的泡沫擺放整齊，每隔一段距離預埋帶有螺栓孔的鋼板，在其四周再鋪設玻璃纖維布並鋪設真空袋，利用真空泵抽出空氣產生負壓將樹脂吸入，經進料孔充分浸漬玻璃纖維布，形成複合材料上、下面層及格構腹板，固化、脫模得到複合材料浮體主梁；
c、複合材料浮體次梁擱置在浮體主梁上，通過螺栓與複合材料浮體主梁連接，將多個複合材料浮體主梁沿橫向連成整體；複合材料浮體主梁兩側預埋鋼片，預埋鋼片之間通過螺栓連接將複合材料浮體主梁沿縱向連成整體；複合材料浮體水平支撐和複合材料支架豎向支撐通過螺栓固定在複合材料浮體次梁上，複合材料支架主梁通過螺栓與複合材料支架豎向支撐連接，複合材料支架主梁上每隔一段距離通過螺栓連接固定一根複合材料支架次梁，太陽能電池板通過Z型連接件固定在複合材料支架次梁上。
有益效果：本實用新型通過將傳統浮動平臺中的高密度聚乙烯浮體單元和鍍鋅鋼支架分別用複合材料浮體單元和拉擠型材替代，提高了整個浮體系統的使用壽命，解決了目前浮動平臺使用壽命難以與光伏電站全生命周期相匹配的問題。
附圖說明
圖1為本實用新型複合材料浮體系統(無太陽能電池板)；
圖2為本實用新型複合材料浮體系統(固定太陽能電池板)；
圖3為本實用新型複合材料浮體主梁；
圖4為本實用新型複合材料支架主梁(L型)；
圖5為本實用新型複合材料支架次梁(方管型)；
圖6為本實用新型複合材料浮體次梁；
圖7為本實用新型複合材料浮體水平支撐(L型)；
圖8為本實用新型複合材料支架豎向支撐(L型)；
圖9為本實用新型複合材料浮體主梁中預埋的帶螺栓孔鋼板；
圖10為本實用新型複合材料浮體主、次梁連接方式示意圖；
圖11為本實用新型複合材料浮體主梁之間連接方式示意圖；
圖12為本實用新型複合材料浮體主梁內部構造示意圖；
圖13為本實用新型複合材料浮體系統總體平面拼裝示意圖；
其中：1—複合材料浮體主梁；2—複合材料支架主梁；3—複合材料支架次梁；4—複合材料浮體次梁；5—複合材料浮體水平支撐；6—複合材料支架豎向支撐；7—太陽能電池板；8—預埋帶螺栓孔的鋼板；9—泡沫芯材；10—複合材料面層；11—複合材料格構腹板。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步說明。
如圖1-13所示：
一種水上光伏發電用複合材料浮體系統，該浮體系統包括複合材料浮體主梁1、複合材料浮體次梁4和複合材料拉擠型材；
複合材料浮體主梁1上表面每隔一段距離預埋帶有螺栓孔的鋼板8，複合材料浮體次梁4擱置在浮體主梁1上，通過螺栓與複合材料浮體主梁1連接，將多個複合材料浮體主梁1沿橫向連成整體；複合材料浮體主梁1兩側預埋鋼片，預埋鋼片之間通過螺栓連接將複合材料浮體主梁1沿縱向連成整體；所述複合材料拉擠型材包括複合材料支架主梁2、複合材料支架次梁3、複合材料浮體水平支撐5、複合材料支架豎向支撐6；複合材料浮體水平支撐5和複合材料支架豎向支撐6通過螺栓固定在複合材料浮體次梁4上，複合材料支架主梁2通過螺栓與複合材料支架豎向支撐6和複合材料浮體次梁4連接，複合材料支架主梁2上每隔一段距離通過螺栓連接固定一根複合材料支架次梁3，太陽能電池板7通過Z型連接件固定在複合材料支架次梁3上。
所述複合材料為樹脂基纖維增強複合材料，纖維可採用玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維或者芳綸纖維，樹脂可採用不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂或者環氧樹脂。所述複合材料浮體主梁1包括複合材料面層10、複合材料格構腹板11和泡沫芯材9，泡沫化學成分可以是聚氨酯、聚氯乙烯或者聚醚醯亞胺。所述複合材料浮體次梁4可採用兩根複合材料拉擠型材膠接而成，也可採用複合材料拉擠型材、複合材料夾芯梁、格構增強複合材料夾芯梁、鍍鋅鋼梁。所述支架主梁2、支架次梁3、浮體水平支撐5、支架豎向支撐6也可採用鍍鋅鋼材料。所述支架次梁3的截面形狀是方管型、U型或者槽型，支架主梁2、支撐5、6的截面形狀是槽型、L型或者方管型。所述複合材料浮體主梁1的長度為8-15米，複合材料浮體次梁4的長度為9-12米。
上述水上光伏發電用複合材料浮體系統的拼裝方法，包括以下步驟：
a、採用拉擠成型工藝製備複合材料拉擠型材；選定纖維及樹脂種類，使纖維增強材料在牽引裝置的拉引下，依次經過樹脂浸漬裝置、預成型模、加熱到給定溫度的鋼製主成型模和後處理爐，以製得所需複合材料拉擠型材；選擇截面形狀為方管型的複合材料拉擠型材，通過膠接得到複合材料浮體次梁；
b、採用真空導入工藝製作複合材料浮體主梁；首先根據設計參數要求將泡沫切割成需要的尺寸，在每個切割成型的泡沫四周包裹玻璃纖維布，然後將包裹玻璃纖維布的泡沫擺放整齊，每隔一段距離預埋帶有螺栓孔的鋼板，在其四周再鋪設玻璃纖維布並鋪設真空袋，利用真空泵抽出空氣產生負壓將樹脂吸入，經進料孔充分浸漬玻璃纖維布，形成複合材料上、下面層及格構腹板，固化、脫模得到複合材料浮體主梁；
c、複合材料浮體次梁擱置在浮體主梁上，通過螺栓與複合材料浮體主梁連接，將多個複合材料浮體主梁沿橫向連成整體；複合材料浮體主梁兩側預埋鋼片，預埋鋼片之間通過螺栓連接將複合材料浮體主梁沿縱向連成整體；複合材料浮體水平支撐和複合材料支架豎向支撐通過螺栓固定在複合材料浮體次梁上，複合材料支架主梁通過螺栓與複合材料支架豎向支撐連接，複合材料支架主梁上每隔一段距離通過螺栓連接固定一根複合材料支架次梁，太陽能電池板通過Z型連接件固定在複合材料支架次梁上。
在上述製備工藝中：複合材料浮體主、次梁和複合材料拉擠型材的結構形式與尺寸、纖維種類、含量及鋪設形式、樹脂種類、螺栓的尺寸及個數均可根據需要靈活調整。
以上結合附圖對本實用新型的實施方式做出詳細說明，但本實用新型不局限於所描述的實施方式。對本領域的普通技術人員而言，在本實用新型的原理和技術思想的範圍內，對這些實施方式進行多種變化、修改、替換和變形仍落入本實用新型的保護範圍內。