海上漂浮式光伏系統、光伏漂浮裝置和浮運系統及浮運方法
2023-05-31 04:30:47 4
1.本發明屬於漂浮式光伏發電領域，尤其涉及一種海上漂浮式光伏系統及其浮運安裝方法。
背景技術：
2.隨著電力需求的上升，化石燃料快速消耗，亟需發展清潔能源。太陽能作為一種清潔可再生能源，是實現「碳達峰，碳中和」的重要能源之一。太陽能光伏系統利用太陽能轉化為電能，是一種較常見的太陽能系統。對於陸地光伏系統而言，需要大面積的土地資源，而土地資源稀缺，導致無法大面積的推廣使用。
3.為節約土地資源並降低光伏系統造價，近年來，漂浮式光伏系統逐漸開始發展。漂浮式光伏不僅不佔用土地資源，同時因為水體對光伏組件的冷卻作用，可以增加光伏組件的發電效率，並且，光伏組件大面積鋪設與水面上，可以減少水面蒸發，抑制藻類繁殖，保護水資源。近年越來越多水上光伏項目成功在湖泊、運河、水庫、池塘等地安裝，是一個非常有發展潛力的能源項目。
4.漂浮式光伏的繼續發展勢必朝向海洋，海上面積廣闊，日照強烈，蘊藏了豐富的太陽能資源，同時，海水中含有的氯化鎂可以代替氯化鎘來製造光伏組件，其成本更加低廉且沒有毒性。但是海上光伏將面臨更惡劣的環境和巨大的波浪荷載，使用剛性連接導致連接處應力集中而發生連接斷裂破壞。
技術實現要素：
5.為了解決海上漂浮式光伏系統穩定連接的問題，本發明提出如下技術方案：
6.根據本技術一些實施例的海上漂浮式光伏系統，包括
7.第一光伏漂浮裝置，所述第一光伏漂浮裝置其上安裝設置有第一光伏板；
8.第二光伏漂浮裝置，所述第二光伏漂浮裝置其上安裝設置有第二光伏板；
9.固定裝置，所述固定裝置包括球部和球殼部，所述球殼部具有一端開口，所述球部安裝在第一光伏漂浮裝置的第一承臺上，所述球殼部安裝在第二光伏漂浮裝置的第二承臺上；
10.其中，所述第一光伏漂浮裝置的第一承臺與所述第二光伏漂浮裝置的第二承臺相對設置，所述球部由所述球殼部的一端開口嵌裝於球殼部的殼體的內部空間中，所述球部限位在所述球殼部的殼體內部空間中而不脫離所述殼體內部空間，所述球部適配於所述殼體內部空間中而能在所述殼體內部空間中轉動，不能在所述殼體內部空間中沿第一承臺朝向第二承臺的方向移動。
11.根據本技術一些實施例的海上漂浮式光伏系統，還包括引導限位裝置，所述引導限位裝置包括：
12.彈簧杆，所述彈簧杆包括若干彎曲的套管，所述套管根據直徑遞減趨勢排列和連接使所述彈簧杆具有伸縮度且整體呈弧形，所述彈簧杆所呈弧是所述球部的同心弧，所述
彈簧杆的第一端連接在所述第一光伏漂浮裝置的第一承臺上；
13.彈簧，所述彈簧是弧形狀的彈簧，所述彈簧環繞所形成的內部是弧形狀的容置空間，所述彈簧杆適配所述容置空間的形狀而限位在所述容置空間中，所述彈簧的第一端設置為與所述第一光伏漂浮裝置的第一承臺連接；
14.連接頭，所述連接頭設置在所述彈簧杆的第二端，並設置為與所述彈簧的第二端連接，所述連接頭限位在所述第二光伏漂浮裝置的第二承臺的容置空間中；
15.其中，在所述第一光伏漂浮裝置的第一承臺與所述第二光伏漂浮裝置的第二承臺間的相對距離增加，設置在所述第一光伏漂浮裝置的第一承臺與所述第二光伏漂浮裝置的第二承臺間的所述彈簧杆和所述彈簧被拉伸；在所述第一光伏漂浮裝置的第一承臺與所述第二光伏漂浮裝置的第二承臺間的相對距離減小，設置在所述第一光伏漂浮裝置的第一承臺與所述第二光伏漂浮裝置的第二承臺間的所述彈簧杆和所述彈簧被壓縮。
16.根據本技術一些實施例的海上漂浮式光伏系統，所述第二光伏漂浮裝置的第二承臺上設置有弧形的旋轉門，所述旋轉門配置為在所述連接頭由所述旋轉門通過而進入所述第二光伏漂浮裝置的第二承臺的容置空間中而關閉，使得連接頭能夠在所述第二承臺的容置空間中沿弧形的旋轉門所形成的軌跡而移動。
17.根據本技術一些實施例的海上漂浮式光伏系統，所述彈簧杆包括若干個，各所述彈簧杆的第一端連接在所述第一光伏漂浮裝置的第一承臺上的不同高度位置，且分布設置在所述球部的上、下兩側，各所述彈簧杆所呈弧是所述球部的同心弧，各所述彈簧杆裝配所述彈簧，所述連接頭設置在各所述彈簧杆的第二端。
18.根據本技術一些實施例的海上漂浮式光伏系統，所述第二光伏漂浮裝置的第二承臺上設置有若干與所述若干彈簧杆上設置的連接頭對應的弧形的旋轉門。
19.根據本技術一些實施例的海上漂浮式光伏系統的光伏漂浮裝置，包括
20.垂蕩板，
21.系泊纜，所述系泊纜通過所述垂蕩板上的導纜孔與所述垂蕩板連接；
22.浮筒，所述浮筒的底部連接所述垂蕩板；
23.空間桁架，所述空間桁架將若干所述浮筒連接；
24.主梁，若干所述主梁相互連接形成矩形框架，設置在邊框上的主梁是承臺；
25.次梁，若干所述次梁鋪設於所述主梁形成的矩形框架上；
26.光伏支架，所述光伏支架用於支撐光伏板，所述光伏支架安裝在所述次梁上，所述光伏支架包括橫杆及連接橫杆下部兩端的豎杆，兩根豎杆中的一根安裝在一次梁上，兩根豎杆中的另一根安裝在與所述一次梁相鄰的次梁上，所述兩根豎杆的高度相同或不同。
27.根據本技術一些實施例的海上漂浮式光伏系統的光伏漂浮裝置，四個所述浮筒分布設置在主梁的矩形框架的四角，所述浮筒上具有卡環，所述卡環包括設置在浮筒第一高度的第一卡環，設置在浮筒第二高度的第二卡環，相對於所述浮筒下底面，所述第二高度高於第一高度。
28.根據本技術一些實施例的運輸海上漂浮式光伏系統的光伏漂浮裝置的浮運系統，包括
29.第一浮運船，所述第一浮運船包括第一船體和第一機械手臂，所述第一船體在長度方向的中部具有第一槽，所述第一機械手臂設置在所述第一槽附近的第一船體上，用於
與浮筒上的卡環連接以對所述浮筒固定；
30.第二浮運船，所述第二浮運船包括第二船體和二機械手臂，所述第二船體在長度方向的中部具有第二槽，所述的二機械手臂設置在所述第二槽附近的第一船體上，用於與浮筒上的卡環連接以對所述浮筒固定；
31.其中：所述第一船體以其長度方向沿所述光伏漂浮裝置長度方向設置在光伏漂浮裝置的下方，並限位在所述矩形框架的四角的四個所述浮筒間，所述第二船體以其長度方向沿所述光伏漂浮裝置寬度方向設置在光伏漂浮裝置的下方，並限位在所述矩形框架的四角的四個所述浮筒間，所述第二船體設置在所述第一船體的上面，且所述第一船體的第一槽的槽內底面與所述第二船體的第二槽的槽內底面相對並接觸，使所述第二船體以其長度方向在所述第一船體的寬度方向通過第二船體的第二槽將所述第二船體固定在第一船體的第一槽中。
32.根據本技術一些實施例的運輸海上漂浮式光伏系統的光伏漂浮裝置的浮運系統，還包括拖船，所述拖船用於在海上拖行第一浮運船和第二浮運船。
33.根據本技術一些實施例的運輸海上漂浮式光伏系統的光伏漂浮裝置的方法，包括
34.多組中的各組的第二浮運船的第二船體以其長度方向在所述第一浮運船的第一船體的寬度方向通過第二船體的第二槽將所述第二船體固定在第一船體的第一槽中；
35.多組的組裝後的第一浮運船、第二浮運船分別下水；
36.各組的第一浮運船的第一機械手臂與第二浮運船的第二機械手臂與對應的海上漂浮式光伏系統的光伏漂浮裝置的浮筒上的第一卡環配合將所述浮筒固定在第一浮運船和第二浮運船上，通過對所述浮筒固定，將對應組的所述海上漂浮式光伏系統的光伏漂浮裝置分別在海上浮運；
37.到達浮運目的地後，將各組對應的所述海上漂浮式光伏系統的光伏漂浮裝置浮筒注氣上浮，使各組的第一浮運船的第一機械手臂與第二浮運船的第二機械手臂與浮筒上的第二卡環配合，將所述浮筒固定在第一浮運船和第二浮運船上並使設置在浮筒底部的垂蕩板能處於在水面上；
38.將各組對應的海上漂浮式光伏系統的光伏漂浮裝置組裝成海上漂浮式光伏系統。
39.有益效果：在本發明的實施例中通過球部和球殼部組成的球鉸限制光伏漂浮裝置之間的移動，但不限制轉動，形成柔性連接，避免剛性連接導致連接處應力集中而發生連接斷裂破壞等現象，實現了提高海上漂浮式光伏系統的穩定性的效果。本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
附圖說明
40.圖1海上漂浮式光伏系統示意圖。
41.圖2光伏漂浮裝置示意圖。
42.圖3漂浮式光伏平臺示意圖。
43.圖4浮筒及垂蕩板示意圖。
44.圖5光伏支架安裝在次梁的示意圖。
45.圖6球部及球殼部示意圖。
46.圖7球鉸工作示意圖。
47.圖8導纜孔示意圖。
48.圖9第一浮運船和第二浮運船示意圖。
49.圖10浮運船工作示意圖。
50.圖11光伏漂浮裝置浮運示意圖。
51.圖12光伏漂浮裝置浮運俯視圖。
52.圖13光伏漂浮裝置施工示意圖。
53.圖14海上漂浮式光伏系統裝配示意圖。
54.圖15浮運船離場示意圖。
55.圖16旋轉門示意圖。
56.附圖標記：
57.1-浮筒，1a-第一卡環，1b-第二卡環，1c-浮筒分艙板，1d-浮筒艙室；
58.2-垂蕩板，2a-垂蕩板分艙板，2b-垂蕩板艙室；
59.3-空間桁架；
60.4-主梁；
61.5-次梁；
62.6-光伏支架，6a-豎杆，6b-橫杆；
63.7-光伏板；
64.8-球部；
65.9-球殼部，9a-底座，9b-旋轉門，9c-緩衝板，9d-螺栓；
66.10-弧形彈簧，10a-彈簧杆，10b-連接頭；
67.11-系泊纜，11a-起鏈，11b-尼龍繩，11c-無檔錨鏈，11d-躺底鏈；
68.12-導纜孔，12a-滑槽，12b-滾筒，12c-滾輪；
69.13-第一浮運船；
70.14-第二浮運船；
71.15-機械手臂。
具體實施方式
72.下面通過參考附圖詳細描述本技術的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。
73.實施例1：如圖1所示，一種海上漂浮式光伏系統，包括第一光伏漂浮裝置、第二光伏漂浮裝置和固定裝置。
74.所述第一光伏漂浮裝置其上安裝設置有第一光伏板7。所述第二光伏漂浮裝置其上安裝設置有第二光伏板7。
75.在一種方案中，如圖2所示，光伏漂浮裝置包括垂蕩板2、系泊纜11、浮筒1、空間桁架3、主梁4、次梁5和光伏支架6。所述系泊纜11通過所述垂蕩板2上的導纜孔12與所述垂蕩板2連接。如圖4所示，所述浮筒1的底部連接所述垂蕩板2。如圖3所示，所述空間桁架3將若干所述浮筒1連接。若干所述主梁4相互連接形成矩形框架，設置在邊框上的主梁4是承臺。若干所述次梁5鋪設於所述主梁4形成的矩形框架上。如圖5所示，所述光伏支架6用於支撐
光伏板7，所述光伏支架6安裝在所述次梁5上，所述光伏支架6包括橫杆6b及連接橫杆6b下部兩端的豎杆6a，兩根豎杆6a中的一根安裝在一次梁5上，兩根豎杆6a中的另一根安裝在與所述一次梁5相鄰的次梁5上，所述兩根豎杆6a的高度相同或不同。在所述方案中，所述光伏裝置的橫杆6b和兩根豎杆6a組成的光伏支架6安裝在兩個相鄰次梁5上，可以根據需要調整兩個豎杆的高度差，形成橫杆6b的向某一次梁5的傾斜角度，使得光伏板可以根據需求具有特定朝向的傾斜，由此，所述光伏漂浮裝置可以單獨實施以實現所述效果。
76.在優選方案中，如圖2所示，四個所述浮筒1分布設置在主梁4的矩形框架的四角，所述浮筒1上具有卡環，所述卡環包括設置在浮筒1第一高度的第一卡環1a，設置在浮筒1第二高度的第二卡環1b，相對於所述浮筒1下底面，所述第二高度高於第一高度。在浮筒1上設置卡環，特別是具有高度差的卡環，可以使得浮筒能夠與浮運船的機械手臂15配合，實現方便地對浮筒1的固定，能夠實現浮運船對光伏漂浮裝置的固定和浮運，特別是能夠實現對不同高度卡環位置通過機械手臂15的控制固定，能夠實現本發明的該結構用於固定光伏漂浮裝置或者用於光伏漂浮裝置間海上安裝的選擇，該效果實現的詳細方案在下文對浮運相關內容的記載詳細說明，此處不再贅述。
77.如圖6所示，所述固定裝置包括球部8和球殼部9，所述球殼部9具有一端開口，所述球部8安裝在第一光伏漂浮裝置的第一承臺上，所述球殼部9安裝在第二光伏漂浮裝置的第二承臺上。其中，所述第一光伏漂浮裝置的第一承臺與所述第二光伏漂浮裝置的第二承臺相對設置，所述球部8由所述球殼部9的一端開口嵌裝於球殼部9的殼體的內部空間中，所述球部8限位在所述球殼部9的殼體內部空間中而不脫離所述殼體內部空間，所述球部8適配於所述殼體內部空間中而能在所述殼體內部空間中轉動，不能在所述殼體內部空間中沿第一承臺朝向第二承臺的方向移動。
78.在所述實施例的這些方案中，本發明通過球部8和球殼部9組成的球鉸限制光伏漂浮裝置之間的移動，但不限制轉動，形成柔性連接，避免剛性連接導致連接處應力集中而發生連接斷裂破壞等現象。
79.在一種方案中，如圖6所示，海上漂浮式光伏系統還包括引導限位裝置，所述引導限位裝置包括彈簧杆10a彈簧和連接頭10b。
80.所述彈簧杆10a包括若干彎曲的套管，所述套管根據直徑遞減趨勢排列和連接使所述彈簧杆10a具有伸縮度且整體呈弧形，所述彈簧杆10a所呈弧是所述球部8的同心弧，所述彈簧杆10a的第一端連接在所述第一光伏漂浮裝置的第一承臺上。
81.所述彈簧是弧形狀的彈簧，所述彈簧環繞所形成的內部是弧形狀的容置空間，所述彈簧杆10a適配所述容置空間的形狀而限位在所述容置空間中，所述彈簧的第一端設置為與所述第一光伏漂浮裝置的第一承臺連接。
82.所述連接頭10b設置在所述彈簧杆10a的第二端，並設置為與所述彈簧的第二端連接，所述連接頭10b限位在所述第二光伏漂浮裝置的第二承臺的容置空間中。
83.其中，在所述第一光伏漂浮裝置的第一承臺與所述第二光伏漂浮裝置的第二承臺間的相對距離增加，設置在所述第一光伏漂浮裝置的第一承臺與所述第二光伏漂浮裝置的第二承臺間的所述彈簧杆10a和所述彈簧被拉伸；在所述第一光伏漂浮裝置的第一承臺與所述第二光伏漂浮裝置的第二承臺間的相對距離減小，設置在所述第一光伏漂浮裝置的第一承臺與所述第二光伏漂浮裝置的第二承臺間的所述彈簧杆10a和所述彈簧被壓縮。
84.根據所述方案，對於承臺間使用剛性連接裝置，則承臺間不會發生相對距離變化，然而容易導致連接處應力集中而發生連接斷裂破壞等現象，本發明在一些實施例中使用可相對轉動的球鉸連接裝置解決該問題，然而，球鉸屬於柔性連接，其可相對轉動的能力使得承臺間因轉動會發生相對距離變化，特別是對於大尺寸的承臺來說，該現象更為突出，使用球鉸導致的該問題使得承臺間可能發生碰撞或者會因為惡劣海況極大影響光伏漂浮裝置的穩定性。因此，在上述實施例中，根據所述方案，第一光伏漂浮裝置的第一承臺與第二光伏漂浮裝置的第二承臺間在風浪中使得二者相對距離增加或減小，這種相對距離的變化使得設置在所述第一光伏漂浮裝置的第一承臺與所述第二光伏漂浮裝置的第二承臺間的所述彈簧杆10a和所述彈簧能夠被拉伸或被壓縮，而承臺間拉伸或壓縮彈簧需要克服彈簧具有的彈性力，因此可以在一定程度緩衝承臺間發生劇烈的相對運動。特別是在彈簧被壓縮在無法壓縮的情況下，使得承臺間的距離再難以減小，從而承臺間相對距離能夠維持在最低安全範圍內，避免不同光伏漂浮裝置的承臺發生碰撞，能夠解決使用球鉸導致的新的技術問題，使得球鉸可以被穩定使用在光伏漂浮裝置的固定裝置上。
85.在一種優選方案中，如圖6和圖16所示，所述第二光伏漂浮裝置的第二承臺上設置有弧形的旋轉門9b，所述旋轉門9b配置為在所述連接頭10b由所述旋轉門9b通過而進入所述第二光伏漂浮裝置的第二承臺的容置空間中而關閉，使得連接頭10b能夠在所述第二承臺的容置空間中沿弧形的旋轉門9b所形成的軌跡而移動。根據所述方案，由於使用球鉸和連接頭10b，能夠解決本發明所面對的承臺間相對距離變化導致的碰撞或不穩定等問題，然而，球鉸所起的作用是其旋轉所產生的功能，連接頭10b安裝在第二承臺的容置空間中，則會極大降低球鉸可轉動的角度，為此，根據所述方案，第二承臺上設置有弧形的旋轉門9b，能夠適應因所述旋轉所引起的連接頭10b在第二承臺上需要形成移動軌跡的問題，從而使得球鉸可轉動範圍被極大拓寬。
86.在一種優選方案中，如圖6所示，所述彈簧杆10a包括若干個，各所述彈簧杆10a的第一端連接在所述第一光伏漂浮裝置的第一承臺上的不同高度位置，且分布設置在所述球部8的上、下兩側，各所述彈簧杆10a所呈弧是所述球部8的同心弧，各所述彈簧杆10a裝配所述彈簧，所述連接頭10b設置在各所述彈簧杆10a的第二端。根據所述方案，承臺間因轉動會發生相對距離變化，會分布在球鉸的上、下兩側，一側是承臺間相對距離增加，另一側是承臺間相對距離減小，因此，在第一承臺的不同高度位置分布若干彈簧杆10a，可以使得兩側能夠協同緩衝承臺間發生劇烈的相對運動。
87.在一種優選方案中，如圖6所示，所述第二光伏漂浮裝置的第二承臺上設置有若干與所述若干彈簧杆10a上設置的連接頭10b對應的弧形的旋轉門9b。根據所述方案，對應設置多個高度不同的彈簧杆10a則適應性配合設置多個對應的弧形的旋轉門9b與所述多個連接頭10b匹配。
88.在一種實施例中，如圖9-10所示，一種運輸海上漂浮式光伏系統的光伏漂浮裝置的浮運系統，包括第一浮運船13和第二浮運船14。
89.所述第一浮運船13包括第一船體和第一機械手臂，所述第一船體在長度方向的中部具有第一槽，所述第一機械手臂設置在所述第一槽附近的第一船體上，用於與浮筒1上的卡環連接以對所述浮筒1固定；
90.所述第二浮運船14包括第二船體和二機械手臂，所述第二船體在長度方向的中部
具有第二槽，所述的二機械手臂設置在所述第二槽附近的第一船體上，用於與浮筒1上的卡環連接以對所述浮筒1固定；
91.其中：所述第一船體以其長度方向沿所述光伏漂浮裝置長度方向設置在光伏漂浮裝置的下方，並限位在所述矩形框架的四角的四個所述浮筒1間，所述第二船體以其長度方向沿所述光伏漂浮裝置寬度方向設置在光伏漂浮裝置的下方，並限位在所述矩形框架的四角的四個所述浮筒1間，所述第二船體設置在所述第一船體的上面，且所述第一船體的第一槽的槽內底面與所述第二船體的第二槽的槽內底面相對並接觸，使所述第二船體以其長度方向在所述第一船體的寬度方向通過第二船體的第二槽將所述第二船體固定在第一船體的第一槽中。
92.根據所述方案，第一浮運船13和第二浮運船14能夠適用在與本發明所述一些方案中的光伏漂浮裝置的組裝，以方便將光伏漂浮裝置快速、穩定且緊湊性的固定在浮運船上，且浮運船形成的配合組裝裝置，結構緊湊且成本更低。
93.在一種方案中，所述的海上漂浮式光伏系統的光伏漂浮裝置的浮運系統還包括拖船，所述拖船用於在海上拖行第一浮運船13和第二浮運船14，通過拖船在海上對第一浮運船13和第二浮運船14的拖運，實現光伏漂浮裝置的便捷性浮運。
94.在優選方案中，如圖2所示，光伏漂浮裝置的四個所述浮筒1分布設置在主梁4的矩形框架的四角，所述浮筒1上具有卡環，所述卡環包括設置在浮筒1第一高度的第一卡環1a，設置在浮筒1第二高度的第二卡環1b，相對於所述浮筒1下底面，所述第二高度高於第一高度。在浮筒1上設置卡環，特別是具有高度差的卡環，可以使得浮筒能夠與浮運船的機械手臂15配合，實現方便地對浮筒1的固定，能夠實現浮運船對光伏漂浮裝置的固定和浮運，特別是能夠實現對不同高度卡環位置通過機械手臂15的控制固定，能夠實現本發明的該結構用於固定光伏漂浮裝置或者用於光伏漂浮裝置間海上安裝的選擇，其實現可以參考在一種優選方案的一種運輸海上漂浮式光伏系統的光伏漂浮裝置的方法，如圖11-15所示，包括
95.多組中的各組的第二浮運船14的第二船體以其長度方向在所述第一浮運船13的第一船體的寬度方向通過第二船體的第二槽將所述第二船體固定在第一船體的第一槽中；
96.多組的組裝後的第一浮運船13、第二浮運船14分別下水；
97.各組的第一浮運船13的第一機械手臂與第二浮運船14的第二機械手臂與對應的海上漂浮式光伏系統的光伏漂浮裝置的浮筒1上的第二卡環1b配合將所述浮筒1固定在第一浮運船13和第二浮運船14上，通過對所述浮筒1固定，將對應組的所述海上漂浮式光伏系統的光伏漂浮裝置分別在海上浮運；
98.到達浮運目的地後，將各組對應的所述海上漂浮式光伏系統的光伏漂浮裝置浮筒1注氣上浮，使各組的第一浮運船13的第一機械手臂與第二浮運船14的第二機械手臂與浮筒1上的第一卡環1a配合，將所述浮筒1固定在第一浮運船13和第二浮運船14上並使設置在浮筒1底部的垂蕩板2能處於在水面上；
99.將各組對應的海上漂浮式光伏系統的光伏漂浮裝置組裝成海上漂浮式光伏系統。
100.實施例2：如圖1-16所示，一種海上漂浮式光伏系統、包括浮筒1、垂蕩板2、空間桁架3、主梁4、次梁5、光伏支架6、光伏板7、球部8、球殼部9、弧形彈簧10、系泊纜11、導纜孔12、第一浮運船13、第二浮運船14和機械手臂15。主要由浮筒1、垂蕩板2、空間桁架3、主梁4和次梁5組成漂浮式光伏平臺，通過漂浮式光伏平臺支撐位於漂浮式光伏平臺上部的光伏支架6
及光伏板7，從而整體上組成海上漂浮式光伏系統。
101.浮筒1為鋼製空心圓柱狀結構，漂浮於海上，並用於支撐其上部的漂浮式光伏平臺，避免波浪拍打光伏組件，提高光伏組件發電效率且增加光伏組件使用壽命。
102.浮筒1通過焊接方式與垂蕩板2連接，垂蕩板2同樣為鋼製空心圓柱狀結構。浮筒1與垂蕩板2內部均設置分艙板，通過分艙板形成艙室，對不同艙室進行壓載控制，可保證浮式平臺的穩定，同時可以改變浮筒1的吃水高度。
103.空間桁架3由鋼製圓管構成，焊接固定於浮筒1上，空間桁架3連接不同浮筒1，並且增加浮式平臺整體結構的剛度及穩定性能。
104.主梁4為鋼製方管，通過相互焊接形成矩形梁框架，焊接於浮筒1上部。次梁5同樣為鋼製方管，焊接鋪設於主梁4上部，與主梁4共同形成光伏組件支撐梁系。
105.光伏支架6由兩根豎杆6a及橫杆6b組成，杆件均為鋼製方管。通過調整豎杆6a長度可改變橫杆6b傾斜角度，從而改變光伏板7的傾斜角度，以適應不同場址太陽輻射角度。
106.主梁4兩端稱為承臺，可分別設置球部8與球殼部9，球部8可通過外力插入球殼部9中組成球鉸，將兩個光伏漂浮裝置以模塊化拼接。球部8的承臺上安裝有引導限位裝置，其包括弧形彈簧10和彈簧杆10a和連接頭10b，弧形彈簧10和彈簧杆10a為與球部8具有相同圓心的弧狀，彈簧杆10a為具有彎曲弧度的不同套管組成，連接頭10b為方形剛性塊，弧形彈簧10的伸縮軌跡均沿彈簧杆10a的弧形，即彈簧杆10a可以作為弧形彈簧10的弧形軌道。球殼部9的承臺上部安裝有一排旋轉門9b，在旋轉門關閉狀態下，旋轉門9b只能朝向承臺內部向內180
°
的旋轉，朝向承臺外部不能轉動，其可以通過旋轉門安裝合頁實現，優選安裝彈簧合頁。連接頭10b通過旋轉門9b插入承臺中，從而實現球部8和球殼部9的相互作用。球殼部9還包括緩衝板9c，緩衝板9c在連接頭10b裝配完成後，從承臺預留安裝口中插入，並通過螺栓9d固定。緩衝板9c共兩塊，兩塊板的厚度2：1，該結構能極大的緩衝連接頭10b所承受的衝擊力並分散到板平面。
107.漂浮式光伏平臺採用懸鏈線式系泊方式，多段組合式設計可分散導纜孔12處的張力，同時減小起鏈11a尺寸，節約成本。組合式起鏈11a設計還能減小平臺橫搖及縱搖，提高平臺穩性，降低浮式平臺在海上風浪中的運動響應。同時，系泊纜11採用不同材料及規格的纜繩型式，降低系泊系統成本的同時增加系泊系統的可靠性。
108.導纜孔12為圓弧形鋼環，焊接於垂蕩板2上，導纜孔12具有滑槽12a及滾筒12b，滾筒12b通過滾輪12c在滑槽12a內運動。與傳統導纜孔12相比，通過滾筒12b的設計降低錨鏈對導纜孔12的摩擦與損耗，即使滾筒12b破損，還有導纜孔12可以工作，雙重保障下增加導纜孔12可靠性的同時，可提高系泊纜11的使用壽命，從而降低生產成本。
109.第一浮運船13與第二浮運船14均為凹字型船體，內部均可設置多個分艙，從而控制船體吃水深度。第一浮運船13與第二浮運船14均安裝有機械手臂15，機械手臂15為鋼性手臂，通過浮運船上的液壓裝置控制，可前後左右移動，輔助漂浮式光伏系統在海上運輸。
110.由上述，本實施例通過結合海洋工程半潛式平臺技術，設計適用於海上風浪條件的漂浮式光伏平臺。巧妙運用球鉸實現光伏平臺模塊化的拼裝，形成不同裝機容量的海上漂浮式光伏系統。同時球鉸的柔性連接避免模塊之間的相互碰撞及連接處發生應力集中而斷裂破壞，球鉸的彈簧還可緩衝模塊間的相對運動，並幫助模塊復位。浮式平臺將光伏組件提升至距離海平面一定高度，避免光伏組件經受長期風浪拍打，提高光伏組件發電效率及
使用壽命。所發明的浮運安裝方法通過小型船舶及常規拖輪拖帶即可實現漂浮式光伏系統海上浮運，避免大型船舶及吊裝設備的使用，大大減小海上作業難度，降低作業成本。
111.實施例3：一種海上漂浮式光伏系統，如圖1-16所示，包括浮筒1，垂蕩板2，空間桁架3，主梁4，次梁5，光伏支架6，光伏板7，球部8，球殼部9，弧形彈簧10，系泊纜11，導纜孔12，第一浮運船13，第二浮運船14，機械手臂15。
112.所述浮筒1、垂蕩板2、空間桁架3、主梁4和次梁5組成漂浮式光伏平臺，支撐上部光伏支架6及光伏板7，形成海上漂浮式光伏系統。所述浮筒1為鋼製空心圓柱狀結構，直徑5m，高10m，厚度20mm，設計吃水高度5m，所述浮筒1預留5m幹舷高度高於海平面，避免波浪拍打光伏組件，提高光伏組件發電效率且增加光伏組件使用壽命。所述浮筒1高度1.5m處焊接有第一卡環1a，高度5m處焊接有第二卡環1b，所述第一卡環1a與第二卡環1b均為內徑2.5m，外徑2.6m，高0.1m的空心圓柱鋼環，所述第一卡環1a與第二卡環1b均焊接於浮筒1表面，所述浮筒1通過焊接方式與垂蕩板2連接.
113.所述垂蕩板2同樣為鋼製空心圓柱狀結構，直徑8m，高度1m，厚度30mm。所述浮筒1內部設置浮筒分艙板1c，所述垂蕩板2內部設置垂蕩板分艙板2a，通過分艙板形成浮筒艙室1d與垂蕩板艙室2b，對不同艙室進行壓載控制，可保證浮式平臺的穩定，同時可以改變浮筒1的吃水高度。
114.所述浮筒1的數量不局限於4個，可以根據現場需求設置為任意個，合理布置滿足運行要求即可。
115.所述空間桁架3由直徑1m，厚度3mm的鋼製圓管構成，焊接固定於浮筒1上，所述空間桁架3對不同浮筒起連接作用，並且增加浮式平臺整體結構的剛度及穩定性能。所述空間桁架3不局限於圖3提供的型式，所述空間桁架3還可以為工字鋼梁等其他鋼結構型式。
116.所述主梁4為鋼製方管，截面尺寸為0.4
×
0.4m，厚度5mm。所述主梁4通過相互焊接形成矩形梁框架，焊接於浮筒1上部。所述次梁5同樣為鋼製方管，截面尺寸為0.2
×
0.2m，厚度3mm。所述次梁5通過焊接鋪設於主梁4上部，與主梁4共同形成光伏組件支撐梁系。
117.所述主梁4與次梁5形成的支撐梁系可以根據項目需求合理設計布局，預留逆變器、匯流箱等漂浮式光伏系統組件布置空間。所述次梁5間距0.5m，提供未來漂浮式光伏系統檢修與維護工作通道。
118.所述主梁4與次梁5均不局限於圖3中型式，根據不同施工需求可以設計為三角形、圓形、方形等任意型式結構。
119.所述光伏支架6為由兩根豎杆6a及橫杆6b組成，杆件均為鋼製方管，截面尺寸為0.05
×
0.05m，厚度2.5mm。所述豎杆6a可通過調整杆件長度從而改變橫杆6b的傾斜角度，從而改變光伏板7的傾斜角度，以適應不同場址太陽輻射角度。
120.所述主梁4兩端稱為承臺，兩側的承臺分別設置球部8與球殼部9，如圖6所示，所述球部8可通過外力插入球殼部9中組成球鉸，將兩個光伏漂浮裝置以模塊化拼接。所述球部8與所述球殼部9直徑均為0.2m，均有截面0.5m
×
0.5m的鋼性承臺。球部8的承臺上安裝有引導限位裝置，其包括弧形彈簧10和彈簧杆10a和連接頭10b，弧形彈簧10和彈簧杆10a為與球部8具有相同圓心的弧狀，彈簧杆10a為具有彎曲弧度的不同套管組成，連接頭10b為方形剛性塊，弧形彈簧10的伸縮軌跡均沿彈簧杆10a的弧形，即彈簧杆10a可以作為弧形彈簧10的弧形軌道。球殼部9的承臺上部安裝有一排旋轉門9b，在旋轉門關閉狀態下，旋轉門9b只能
朝向承臺內部向內180
°
的旋轉，朝向承臺外部不能轉動，其可以通過旋轉門安裝合頁實現，優選安裝彈簧合頁。所述連接頭10b通過旋轉門8b插入承臺9a中，從而實現球部8和球殼部9的相互作用。如圖6所示，連接頭10b通過外力插入旋轉門9b，待旋轉門9b合併後，再後退，完成裝配。如圖7所示，所述球殼部9還包括緩衝板9c，所述緩衝板9c在連接頭10b裝配完成後，從承臺預留安裝口中插入，並通過螺栓9d固定。所述緩衝板9c共兩塊，兩塊板的厚度2：1，直接受衝擊的緩衝板9c厚度為較小者，兩塊緩衝板9c的間隙為較小緩衝板板厚，該結構能極大的緩衝連接頭10b所承受的衝擊力並分散到板平面。
121.區別於傳統水面漂浮式光伏結構，海上漂浮式光伏平臺所處環境惡劣，受到更大的風浪載荷作用，傳統鉸接結構不具備緩衝功能，海上漂浮式光伏平臺容易發生較大的相對運動從而造成模塊之間的相互碰撞。
122.如圖7所示，所述球部8與所述球殼部9組成的球鉸限制漂浮式光伏平臺之間的移動，但不限制轉動，形成柔性連接，避免傳統剛性連接導致連接處應力集中而發生斷裂破壞等現象，同時漂浮式光伏平臺可以順應波浪運動，減少被風浪破壞的可能。所述球部8與所述球殼部9發生相互轉動時，弧形彈簧10可以起到第一道緩衝作用，所述緩衝板9c起第二道緩衝作用，避免惡劣海況下光伏平臺發生劇烈相對運動。
123.在海浪作用下，當平臺發生相對轉動時，由於球鉸結構是對稱的，同一水平面上的運動點的運動軌跡為與球鉸同圓心的圓弧，所以弧形彈簧會沿彈簧杆10a的弧形軌道伸縮。以圖7為例，平臺發生相對轉動，球鉸上部承臺相互靠近，上部弧形彈簧10沿彈簧杆壓縮，球鉸下部承臺相互遠離，下部弧形彈簧10沿彈簧杆拉伸，上部弧形彈簧10復原的恢復力驅動上部承臺分別向外擺回豎向狀態，下部弧形彈簧10復原的恢復力驅動下部結構向內擺回豎直狀態。另外，由於弧形彈簧10的存在，球鉸承臺之間的最短距離即弧形彈簧10的最小彈簧杆10a的長度，即光伏平臺之間始終保持一定距離，不會發生直接的碰撞。
124.如圖1所示，所述漂浮式光伏系統可以通過球鉸10模塊化拼接不同數量，滿足不同裝機容量需求。
125.如圖2所示，本發明提出的半潛式模塊化漂浮式光伏平臺區別於傳統單個浮體+支架+組件的漂浮式光伏結構，大大減少組件連接施工作業難度及複雜度，通過幾個模塊即可達到目標容量光伏平臺，可在岸上預製裝配完成，且安裝方便，後期運維簡易。
126.所述漂浮式光伏系統的系泊方式可採用懸鏈線式系泊方式，以28-32m工作水深，4個模塊組成的漂浮式光伏系統為例，設計四根系泊纜11布置於系統四個角點的垂蕩板2上，通過導纜孔12連接。
127.所述系泊纜11採用多段組合式設計，分別為3段長度1m的32mm有檔錨鏈的起鏈11a，長度20m的44mm尼龍繩11b，長度25m的24mm無檔錨鏈11c，長度10m的32mm有檔錨鏈的躺底鏈11d。所述多段組合式設計的系泊纜11的優勢在於：3段組合式起鏈相比傳統錨鏈可分散導纜孔12處的張力，同時減小起鏈尺寸，節約成本。組合式起鏈還能減小平臺橫搖及縱搖，提高平臺穩性，降低浮式平臺在海上風浪中的運動響應。同時，在滿足系統系泊要求的前提下，中間段採用尼龍繩11b以及無檔錨鏈11c，降低系泊纜11成本的同時，減輕系泊纜11整體重量，從而降低導纜孔12處瞬時張力；起鏈11a與躺底鏈11d採用強度大、變形小的有檔錨鏈，起鏈11a強度要求滿足的同時，增加躺底鏈11d的耐磨性能，提高系泊系統的可靠性。
128.所述導纜孔12為圓弧形鋼環，焊接於垂蕩板2上，所述導纜孔12具有滑槽12a及滾
筒12b，所述滾筒12b上的滾輪12c在滑槽12a內運動。所述系泊纜11穿過滾筒12b與導纜孔12連接為一體，所述導纜孔12的優勢在於：與傳統導纜孔相比，通過滾筒12b的設計降低錨鏈對導纜孔的摩擦與損耗，即使滾筒12b破損，還有導纜孔12可以工作，雙重保障下增加導纜孔12可靠性的同時，可提高系泊纜11的使用壽命，從而降低生產成本。
129.如圖9所示，所述第一浮運船13與第二浮運船14均為凹字型船體，所述第一浮運船13長42m，寬24m，高3m，中間凹陷1.5m，所述第二浮運船14長52m，寬18m，高3m，中間凹陷1.5m。所述第一浮運船13與第二浮運船14內部均可設置多個分艙，從而控制船體吃水深度。所述第一浮運船13與第二浮運船14均安裝有機械手臂15，所述機械手臂為鋼性手臂，通過浮運船上的液壓裝置控制，可前後左右移動。所述浮運船可輔助漂浮式光伏系統在海上運輸。
130.本發明還提供了一種海上漂浮式光伏系統的浮運安裝方法，具體為：
131.s1.如圖2所示，一種海上漂浮式光伏系統平臺可在岸上預製裝配，通過船塢入水，進行模塊運輸；
132.s2.如圖10所示，第一浮運船13與第二浮運船14合體下水，吃水深度1.5m，等待運輸；
133.s3.如圖11所示，第一浮運船13與第二浮運船14上的機械手臂15卡與浮筒1上的第二卡環1b下方，浮筒1吃水深度5m，漂浮式光伏系統模塊裝配完成；
134.s4.如圖12所示，第一浮運船13通過小型船舶及常規拖輪拖帶即可實現海上浮運，組成漂浮式光伏系統的各光伏漂浮裝置在浮運船的輔助下在海上運輸。所述浮運方法優勢在於：浮運船輔助漂浮式光伏平臺浮運，增大浮運水線面積，提高整體浮運穩性，避免漂浮式光伏平臺單獨浮運發生傾覆；機械手臂15抱死漂浮式光伏平臺各浮筒1，連接浮運船與平臺的同時，進一步提高浮運穩性，避免漂浮式光伏平臺浮運過程發生劇烈搖晃；另外，區別於幹拖運輸方式，該浮運方法避免大型船舶及吊裝設備的使用，大大減小海上作業難度，降低作業成本；
135.s5.如圖13所示，光伏漂浮裝置浮運至安裝地點後，對各浮筒1分別注氣上浮，機械手臂15卡於第一卡環1a下方，光伏平臺垂蕩板2升於水面上方；
136.s6.如圖14所示，依次將4個光伏漂浮裝置運輸至安裝場地後，進行光伏漂浮裝置間的球和球殼部的鉸接安裝、連接頭和承臺的安裝，形成漂浮式光伏系統；
137.s7.如圖1所示，由於光伏平臺垂蕩板2升於水面上方，通過工作船即可實現系泊工作及系泊纜張力預施加等操作，減少水下作業，減小施工難度及施工成本；
138.s8.漂浮式光伏系統安裝就位後，如圖15所示，通過液壓控制收回機械手臂15，對第一浮運船13注水下沉2m並完成第一浮運船13離場，依次完成第二浮運船14離場，施工完畢。
139.在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」「內」、「外」、「順時針」、「逆時針」、「軸向」、「徑向」、「周向」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發明和簡化描述，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發明的限制。
140.此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性
或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。
141.在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接或彼此可通訊；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係，除非另有明確的限定。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
142.在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵「上」或「下」可以是第一和第二特徵直接接觸，或第一和第二特徵通過中間媒介間接接觸。而且，第一特徵在第二特徵「之上」、「上方」和「上面」可是第一特徵在第二特徵正上方或斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵「之下」、「下方」和「下面」可以是第一特徵在第二特徵正下方或斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。
143.在本發明中，術語「和/或」，描述關聯對象的關聯關係，表示可以存在三種關係，例如，a和/或b，可以表示：單獨存在a，同時存在a和b，單獨存在b這三種情況。字符「/」一般表示前後關聯對象是一種「或」的關係。「至少一個」是指一個或一個以上；「a和b中的至少一個」，類似於「a和/或b」，描述關聯對象的關聯關係，表示可以存在三種關係，例如，a和b中的至少一個，可以表示：單獨存在a，同時存在a和b，單獨存在b這三種情況。
144.在本發明中，術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。
145.以上所述，僅為本發明創造較佳的具體實施方式，但本發明創造的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明創造披露的技術範圍內，根據本發明創造的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明創造的保護範圍之內。