一種漂浮式水上光伏陣列的錨固系統的製作方法

2023-05-01 23:56:07

本發明涉及光伏技術領域，特別地涉及一種漂浮式水上光伏陣列的錨固系統。

背景技術：

太陽能是一種清潔能源。利用光伏電站將太陽能直接轉化成電能是一種高效的利用太陽能的方式。目前光伏電站主要是建設在地面上，例如利用閒置的土地來建設。但是，因為照射能量分布密度小，受氣象條件影響較大，所以陸上光伏電站通常需要佔用很大的面積。在經濟發達地區土地資源寶貴，建設光伏電站受到了很大的限制。水上光伏是指利用閒置的水面來建設光伏電站。水上光伏電站具有不佔用土地資源，減少水體蒸發，避免藻類生長等諸多優點，有著廣闊的發展前景。

水上光伏電站的一種實施方式上採用漂浮式水上光伏陣列。由於這種水上光伏陣列的浮體只能相互固定，而水上氣象條件複雜，因此，水上光伏陣列容易受到破壞。因此，如何使得漂浮式水上光伏陣列處於相對穩定的狀態上需要解決的技術問題。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的技術問題，本發明提出了一種漂浮式水上光伏陣列的錨固系統，包括：多個錨體，其設置在光伏陣列內或者光伏陣列的周圍；以及多個繩索；其中，至少一個繩索連接在至少一個錨體與光伏陣列的浮體之 間。

如上所述的錨固系統，其中至少一個繩索連接到光伏陣列的多個浮體。

如上錨固系統，進一步包括多個拉件；其中至少一個拉件連接到光伏陣列的多個浮體並連接到繩索的一端。

如上所述的錨固系統，其中拉件包括多個臂，拉件的中心設置中心通孔，至少一個臂上設置邊緣通孔。

如上所述的錨固系統，其中光伏陣列包括

多個主浮體，其上設置太陽能電池板；以及

多個橫向浮體，其設置在主浮體之間；

其中，每個主浮體與每個橫向浮體通過各自具有的一組拉耳連接，所述組拉耳至少包括兩個拉耳；其中，所述拉件的至少一個臂連接到主浮體和橫向浮體各自的一個拉耳。

如上所述的錨固系統，其中繩索上或者繩索與錨體連接的位置設置彈簧。

如上所述的錨固系統，其中第一拉件與第一錨體之間為第一距離，第二拉件與第一錨體之間為第二距離，第一拉件與第二拉件位於同一行中，且第一距離小於第二距離；其中第一拉件連接到第一錨體的第一位置，第二拉件連接到第一錨體的第二位置，且第一位置高於第二位置。

如上所述的錨固系統，其中第三拉件與第二錨體之間為第三距離，第四拉件與第二錨體之間為第四距離，第三拉件與第四拉件位於同一列中，且第三距離小於第四距離；其中第三拉件連接到第二錨體的第三位置，第四拉件連接到第二錨體的第四位置，且第三位置高於第四位置。

如上所述的錨固系統，其中第一錨體與第二錨體為同一錨體。

如上所述的錨固系統，其中第一拉件與第一錨體之間為第一距離，第二拉件與第一錨體之間為第二距離，第一拉件與第二拉件位於同一行中，且第一距離小於第二距離；且第一拉件與第二拉件連接到第一錨體的第一位置。

如上所述的錨固系統，其中第三拉件與第二錨體之間為第三距離，第四拉件與第二錨體之間為第四距離，第三拉件與第四拉件位於同一列中，且第三距離小於第四距離；其中第三拉件與第四拉件連接到第二錨體的第二位置；其中第一拉件與第三拉件位於同一列中，第一拉件與第三拉件之間並與其同一列的第五拉件連接到第一錨體的第三位置，且第三位置高於第一位置；第五拉件連接到第二錨體的第四位置，且第四位置高於第二位置。

如上所述的錨固系統，其中第六拉件與第一拉件、第三拉件和第五拉件位於同一列；相對於第一拉件和第三拉件，第六拉件不與第五拉件同側；第六拉件連接到第一錨體的第三位置或者第二錨體的第四位值。

如上所述的錨固系統，第五拉件和第六拉件由同一根繩索串聯。

如上所述的錨固系統，進一步包括位於光伏陣列周圍的多個錨體，位於光伏陣列周圍的多個錨體之間包括擋板。

如上所述的錨固系統，其中擋板的至少一部分位於水下。

如上所述的錨固系統，其中位於光伏陣列周圍的多個錨體之上設置走道和/或操作平臺。

根據本發明的另一個方面，提出一種漂浮式水上光伏電站，其包括如上所示的錨固系統。

附圖說明

下面，將結合附圖對本發明的優選實施方式進行進一步詳細的說明，其中：

圖1是根據本發明的一個實施例的漂浮式光伏降列的示意圖；

圖2是根據本發明的一個實施例的光伏模組的示意圖；

圖3是根據本發明的一個實施例主浮體與橫向浮體之間的連接示意圖；

圖4是根據本發明的一個實施例橫向浮體與主浮體之間的連接示意圖；

圖5是根據本發明的一個實施例的錨固系統的示意圖；

圖6a和圖6b是根據本發明的實施例的拉件的示意圖；

圖7a是根據本發明的一個實施例的拉件與浮體配合示意圖；

圖7b是根據本發明的一個實施例的拉件與浮體安裝示意圖；

圖8是根據本發明的一個實施例的錨固系統的示意圖；

圖9是根據本發明的一個實施例的錨固系統的示意圖；

圖10是根據本發明的另一個實施例的錨固系統的示意圖；

圖11是根據本發明的另一個實施例的錨固系統的示意圖；

圖12是根據本發明的一個實施例的利用錨固系統周圍錨體保護牆的示意圖；

圖13是根據本發明的一個實施例的錨固系統周圍錨體保護牆的結構爆炸圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中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發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，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，都屬於本發明保護的範圍。

在以下的詳細描述中，可以參看作為本申請一部分用來說明本申請的特定實施例的各個說明書附圖。在附圖中，相似的附圖標記在不同圖式中描述大體上類似的組件。本申請的各個特定實施例在以下進行了足夠詳細的描述，使得具備本領域相關知識和技術的普通技術人員能夠實施本申請的技術方案。應當 理解，還可以利用其它實施例或者對本申請的實施例進行結構、邏輯或者電性的改變。

圖1是根據本發明的一個實施例的漂浮式光伏陣列的示意圖。如圖1所示，光伏陣列100包括一個或多個光伏組件。本領域技術人員應當理解，圖1中僅僅示意性地示出了4組光伏組件101、102、103、和104，每組包括12個光伏組件而光伏陣列100可以根據實際需要包括任意數量的光伏組件。一個光伏組件包括一個太陽能電池板。

如圖1所示，光伏陣列100進一步包括圍繞一個或多個光伏組件的保護牆110。如圖所示，保護牆110大致呈矩形，並四面圍繞全部光伏組件。本領域技術人員應當理解，圖1中的保護牆也是示意性。保護牆110可以為任意形狀，圍繞或部分圍繞所有或部分光伏組件。

圖2是根據本發明的一個實施例的光伏陣列的示意圖。如圖所示，光伏陣列200包括多個主浮體201和設置在主浮體201上的電池板202。根據本發明的一個實施例，一個主浮體201上設置一個電池板202。光伏陣列200進一步包括圍繞多個主浮體201的邊界210。邊界210包括多個橫向浮體203和多個縱向浮體204。在邊界210內，設置有排列成行的多個橫向浮體203。主浮體201連接在多個橫向浮體203之間。縱向浮體204連接在多個橫向浮體203之間。根據本發明的一個實施例，主浮體連接到4個橫向浮體。縱向浮體連接到2個或4個橫向浮體。

根據本發明的一個實施例，邊界210上的橫向浮體203之間包括橫間浮 體205，其連接在邊界210上的兩個相鄰的橫向浮體中203之間。根據本發明的一個實施例，邊界內的排列成行的多個橫向浮體203之間可以有或沒有橫間浮體205。

圖3是根據本發明的一個實施例主浮體與橫向浮體之間的連接示意圖。圖3示出了光伏陣列的一部分300。如圖3所示，主浮體201大致呈矩形，並且在其4個角附近分別連接到4個橫向浮體203。進一步地，在位於邊界上的兩個橫向浮體203之間連接有橫間浮體205。進一步地，橫間浮體205連接到主浮體201的兩個角，從而對整體結構起到加固的作用。

圖4是根據本發明的一個實施例橫向浮體與主浮體之間的連接示意圖。圖4示出了光伏陣列的一部分400。如圖4所示，橫向浮體203大致呈矩形，並且在其4個角附近分別連接到4個主浮體201。

圖5是根據本發明的一個實施例的錨固系統的示意圖。如圖5所示，錨固系統500包括多個錨體。錨體伸入到水面之下並牢固地插入泥土中，從而為整個光伏陣列提供穩定的支點。本領域技術人員應當理解，圖5中僅示意性地示出了作為錨體的2個立柱501和502，為了適應實際的需求，本發明的錨固系統可以包括任意數量的錨體。根據本發明的一個實施例，錨體可以設置在光伏陣列的四周，也可以設置在光伏陣列內部；並且，錨體可以高出水面，也可以位於水面之下。根據本發明的一個實施例，錨體可以是帶有螺旋葉片的螺旋樁或者帶有倒刺的鋼樁或者混凝土樁。螺旋葉片或者倒刺可以增加錨體的抗拔和抗傾覆的能力，使得錨體在水底泥土中更為牢固。

根據本發明的一個實施例，錨固系統包括多個位於光伏陣列內部水下的錨體。每個錨體通過繩索連接到一個或多個浮體(主浮體或者橫向浮體)。錨體 上包括用於與繩索連接的拉環或者卡子。根據本發明的一個實例，錨體可以為金屬錨、混凝土塊或其他類型重物；或者鋼樁、混凝土樁、螺旋樁等樁體。以下以立柱為例對本發明進一步說明。本領域技術人員應當理解，與其他錨體之間的連接可以以相同或類似的方式進行。

如圖5所示，錨固系統500包括多個繩索。繩索的一端連接到光伏陣列的浮體，另一端連接到錨體。多個繩索可以連接到同一個錨體。如圖所示，繩索503和504連接到立柱501，而繩索505和506連接到立柱502。繩索可以連接到光伏陣列中的一個浮體；也可以連接到光伏陣列中的多個浮體以分散受力，達到更好的穩定效果，同時也避免對浮體造成損傷。根據本發明的一個實施例，繩索可以是鋼纜、高強度尼龍繩、或其他繩索。由於水位變化，光伏陣列的浮體位置可能變化，而繩索的伸縮等情況也容易造成繩索鬆脫。根據本發明的一個特定的實施例，為了保證繩索處於張緊狀態，在繩索上或者繩索與錨體的連接位置設置彈簧。彈簧的拉力範圍為10-200千牛。

根據本發明的一個實施例，繩索通過拉件與光伏陣列中的多個浮體連接。如圖5所示，拉件511-514分別與繩索503-506連接，而拉件511-514則與光伏陣列的浮體連接。圖5中示出了與拉件513和514連接的浮體，即一個拉件同時與4個浮體相連接。本領域技術人員應當理解，此處的4個浮體僅處於示意的作用，拉件也可以其他不同數量的浮體連接，而不必須是4個。為了簡化圖式，圖5中與拉件511和512相連的浮體並未示出。在以下的一些附圖中也採用了這樣的簡化描述。

圖6a和圖6b是根據本發明的實施例的拉件的示意圖。圖7a是根據本發明的一個實施例的拉件與浮體配合示意圖。圖7b是根據本發明的一個實施例的拉件與浮體安裝示意圖。如圖6a和圖6b所示，拉件600a和600b都包括多個臂602-604。多個臂的一端相互連接形成一個中心，並包括中心通孔 601；多個臂的另一端向外延伸，並包括多個邊緣通孔611-614。中心通孔601用於通過繩索固定銷與繩索連接，而邊緣通孔611-614用於與主浮體和橫向浮體的拉耳連接，形成穩定的結構。如圖7和圖8所示，主浮體和橫向浮體之間通過雙拉耳連接。即每個主浮體與每個橫向浮體都通過一組拉耳相連，一組拉耳包括至少2個拉耳。拉件700的中心通孔701與繩索連接，成為拉力的中心。拉件700的每個臂都通過其上的邊緣通孔與主浮體和橫向浮體各自的一個拉耳相連，從而將拉件與主浮體和橫向浮體固定。具體而言，邊緣通孔702與主浮體的拉耳711和橫向浮體的拉耳722相連，邊緣通孔702與主浮體的拉耳711和橫向浮體的拉耳722相連，邊緣通孔703與主浮體的拉耳(未示出)和橫向浮體的拉耳721相連，，邊緣通孔704與主浮體的拉耳(未示出)和橫向浮體的拉耳741相連，邊緣通孔705與主浮體的拉耳712和橫向浮體的拉耳742相連。由此，來自繩索的拉力通過拉件傳遞多個主浮體和多個橫向浮體，從而將拉力分散，避免對浮體造成損傷。

根據本發明的一個實施例，錨體上包括抱箍。抱箍上設置用於與繩索連接的通孔。或者，錨體上直接設置拉環，其用於與繩索連接。本領域技術人員應當了解，其他固定繩索的方式同樣也可以應用於本發明中。

圖8是根據本發明的一個實施例的錨固系統的示意圖。圖9是根據本發明的一個實施例的錨固系統的示意圖。圖8和圖9中的虛線示出光伏陣列的行和列。在這些實施例中，錨固系統的錨體設置在光伏陣列的周圍，並通過繩索連接到固定於光伏陣列的浮體上或者浮體間(未示出)的拉件。根據本發明的一個實施例，根據拉件與錨體之間的距離，繩索連接到錨體的不同高度。如圖8 所示，同一行的拉件中，距離錨體較近的一個或多個拉件連接到錨體較高的位置；而距離錨體較遠的一個或多個拉件連接到錨體較低的位置。如圖9所示，同一列的拉件中，距離錨體較近的一個或多個拉件連接到錨體較高的位置；而距離錨體較遠的一個或多個拉件連接到錨體較低的位置。當然，圖8和圖9的連接方式可以結合，即光伏陣列的行和列中距離錨體較近一個或多個拉件連接到錨體較高的位置；而距離錨體較遠的一個或多個拉件連接到錨體較低的位置。

圖10是根據本發明的另一個實施例的錨固系統的示意圖。圖中虛線示出了光伏陣列的行和列。在這些實施例中，錨固系統的錨體設置在在光伏陣列內的水下位置，並通過繩索連接到固定於光伏陣列的浮體上或者浮體間(未示出)的拉件。如圖10所示，在光伏陣列的行和列中距離光伏陣列中的錨體較近的拉件連接到錨體相同的較高位置。同樣地，在光伏陣列的行和列中距離光伏陣列中的錨體較遠的拉件連接到錨體相同的較低位置(圖中未示出)。本領域技術人員應當理解，圖8-圖10的各個實施例可以相互結合。對於較大的光伏陣列而言，僅僅周圍的錨體不足以提供穩定的錨固，因此需要在光伏陣列內部的水下設置錨體，已提供額外的錨固。

圖11是根據本發明的另一個實施例的錨固系統的示意圖。圖中虛線示出了光伏陣列的行和列。圖11中示出了本發明的錨固系統的其他一些實施方式。同一行中的拉件無論距離錨體的遠近都連接到錨體的相同較低位置。而同一列中，在連接到錨體較低位置的拉件之間的拉件連接到錨體較高的位置。進一步地，在連接到錨體較低位置的拉件之間的拉件同時連接到多於1個錨體，以增加整體的穩定性。根據本發明的另一個實施例，參考圖11，在連接到錨體較低位置的拉件之間的拉件可以由一根繩索串聯連接。這樣，在串聯連接的拉件 中，即使某一個拉件鬆脫，繩索可以移動而自動拉緊，從而保證整體的穩定性。

根據本發明的實施例，錨固系統設置在光伏陣列周圍的錨體也可以有其他方面的利用。例如，這些錨體可以作為保護牆的一部分，對光伏陣列提供額外的保護。

圖12是根據本發明的一個實施例的保護牆示意圖。如圖12所示，保護牆1200包括多個立柱1201-1203和安裝在多個立柱之間的牆體1211和1212。更近一步地，根據本發明的一個實施例，在多個立柱上可以設置供人行走的通道1210和操作平臺1220。根據本發明的進一步的實施例，保護牆包括線纜通道和設備安裝平臺，例如匯流箱。現有水上光伏陣列的一個難題在於如何解決電纜通道和匯流箱安裝以及如何設置檢修通道和操作平臺。在很多現有的方案中，不得不設置單獨的浮體或者組件來解決這一問題。本發明通過在光伏模組的四周設置包括圍護樁以及上面架設的平臺保護牆，既對光伏陣列浮體的固定有好處，又解決了電纜通道、匯流箱的安裝以及提供檢修通道和操作平臺等一系列難題，可謂一舉多得。

具體而言，風浪、船隻等外力都可能對光伏模組造成破壞。立柱可以為鋼樁或者水泥樁。保護牆1200的作用主要是防止這些外力對光伏模組的破壞作用。根據本發明的一個實施例，牆體的一部分設置在水下，以阻擋水下暗流，保護光伏模組。舉例而言，牆體的水上部分和水下部分的比例大約為1∶4到1∶10。由於潮汐作用，水位可能有所變化。而光伏電站水域本身的水文條件也會影響牆體水上部分和水下部分的比例。保護牆可以阻擋風浪，減小自然條件變化對光伏陣列的影響，提高了光伏電站的適應性。而且，保護牆也可以阻擋水面上的船隻、漂浮物等，進一步保護光伏陣列。

進一步地，在保護牆的多個立柱上可以鋪設供人行走的通道，以方便維修 人員對光伏陣列的檢修。並且，通道的下方可以鋪設電纜管線。這樣，保護牆多個立柱上的通道同時也成為電纜通道。進一步地，類似於匯流箱等電氣設備而言可以按照在立柱或者通道上，而操作人員或者維修人員可以直接在通道上，或通道上設置的操作平臺上對這些電氣設備進行操作或維修。因此，多個立柱上的通道也可以是設備的安裝和操作平臺。由此，本發明的保護牆巧妙地解決了光伏陣列中的一系列問題，體現了物盡其用的原則，不但降低了光伏電站的建設成本，同時也有利於快速的建設施工。

圖13是根據本發明的一個實施例的保護牆的結構爆炸圖。如圖13所示，保護牆1300包括立柱1301和1302，其各自包括第一組抱箍1304和1305，牆體1303通過第一組抱箍1304和1305安裝到立柱1301。具體而言，第一組抱箍1304和1305設置有通孔，牆體1303上也相應地設置有通孔，通過栓鎖結構利用第一組抱箍1304和1305和牆體1303設置的通孔，實現牆體的簡便安裝。根據本發明的一個實施例，立柱1301和1302，其各自包括第一組抱箍1321和1322，其上設置有通孔。保護牆1300的每個立柱上還包括豎向角鋼、橫向角鋼和斜梁角鋼。立柱1301和1302各自的豎向角鋼1313和1314以及1315和1316上設置有通孔，通過第二組抱箍分別安裝到立柱1301和1302上。橫向角鋼1311和1312分別安裝到豎向角鋼1313和1314以及1315和1316上。而斜梁角鋼1317和1318以及1319和1320分別安裝在橫向角鋼1311和豎向角鋼1313和1314之間與橫向角鋼1312和豎向角鋼1315和1316之間，從而形成穩定的支撐結構。在這些支撐結構上，就可以鋪設光伏陣列的通道。本領域技術人員應當理解，角鋼可以替換為其他材 料；而以上的抱箍角鋼組合方式也可以方便地替換為其他方式，而同樣在本發明的範圍之中。

上述實施例僅供說明本發明之用，而並非是對本發明的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明範圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此，所有等同的技術方案也應屬於本發明公開的範疇。