环形浮管式水面光伏发电系统及安装方法技术方案

本发明专利技术公开了环形浮管式水面光伏发电系统及安装方法，该系统包括平台单元，平台单元包括环形浮管组、底支架、光伏元件支撑组件、光伏板和连接件；环形浮管组为若干个不同曲径的环形浮管同心布置，环形浮管组的上方布置底支架，底支架与环形浮管组通过连接件固定，底支架由正交布置于环形浮管组上方的主支架和相互平行布置于主支架之间的副支架组成，主支架和副支架上固定连接光伏元件支撑组件，光伏板与光伏元件支撑组件嵌入式卡合。该光伏系统采用高度模块化思想，通过将浮管连接成若干不同半径的同心圆环形状，作为模块主浮体，该设计减少了连接件，可实现在陆地安装后吊装入水中，极大减小了安装难度，增加了整体和局部稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光伏发电
，具体地指环形浮管式水面光伏发电系统及安装方法。
技术介绍
目前光伏发电市场飞速发展，但土地资源已经成为现阶段地面光伏电站大力发展的重要限制因素。水上漂浮式光伏电站利用某种水上基台将光伏组件漂浮在水面进行发电，可大力节省土地资源。同时，区别于地面与屋顶光伏，水面光伏由于离水面近，具备发电效率较高、可改善气候及水体生态环境、方便清洗等优点，近年来得到大力发展。目前水面光伏主要建设在风浪较小的湖泊、水库区域，少部分建设在水面较为平静的支流上，多数处于人口密度较小或电量供应充足的地区。而在人口密集且用电需求大的沿江或沿海区域，却暂无水面光伏建设。国内外已提出多种形式的水面光伏系统，按浮体种类可分为浮体式及浮管式。浮体式按布置方式可大致分为两种类型：一种是在一个浮体上布置一块或若干块光伏板，组成一个小单元，如中国专利号CN105186968，这种布置的特点是安装简便，但单元与单元之间的连接通常是薄弱点，整体稳定性较差，且浮体结构使用HDPE材质，具有耐腐蚀、承载能力强等特点，但由于大量使用HDPE材料，浮体成型要求精度高，浮体成本高；另一种是先在浮体上铺设钢支架组成方形浮体平台，然后在钢支架上铺设光伏板，组成一个较大的方形矩阵，如中国专利号CN201320070930.5，这种布置稳定性稍好，但连接较多且安装十分麻烦。浮管式的布置方式一般是在长浮管上搭设钢支架，然后在钢支架上铺设光伏板，如中国专利号CN104953934，这种布置具有浮管易获取、加工制造简单、单元模块化的特点，但单元与单元之间的连接麻烦，且在大风浪情况下直管稳定性远不如环形管。因此设计一种成本低、安装简单、耐腐蚀及稳定性好的水面光伏系统十分重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有
技术介绍
的不足之处，本专利技术的目的在于克服上述现有
技术介绍
的不足之处，设计一种环形浮管式水面光伏发电系统及方法，该系统利用环形管良好的抗风浪功能，且浮体获取加工简单、高度模块化、稳定性优良、连接安装简单、成本低、使用寿命长等特点，可同时用于风浪较小的湖泊水库区域及风浪较大的沿江沿海地区。本专利技术的目的是通过如下措施来达到的：环形浮管式水面光伏发电系统，包括平台单元，其特殊之处在于，所述平台单元包括环形浮管组、底支架、光伏元件支撑组件、光伏板和连接件；所述环形浮管组为若干个不同曲径的环形浮管同心布置，所述环形浮管组的上方布置底支架，所述底支架与环形浮管组通过连接件固定，所述底支架由正交布置于环形浮管组上方的主支架和相互平行布置于主支架之间的副支架组成，所述主支架和副支架上固定连接光伏元件支撑组件，所述光伏板与光伏元件支撑组件嵌入式卡合。进一步地，所述平台单元为若干个，相互之间通过减震装置连接，提高整体稳定性的同时可吸收平台与平台之间的碰撞。更进一步地，所述环状浮管由若干根短浮管首尾连接而成，管子大小均采用国标规范中的管径，以便于运输和安装。所述环状浮管的截面形状为圆形、方形或者多边形，从而增加浮管选取的多样性。更进一步地，所述连接件包括限位卡件和非限位卡件，限位卡件的底部与环形浮管卡合，并设置限位螺杆，顶部通过螺杆与主支架连接；所述非限位卡件的底部与环形浮管卡合，顶部通过螺杆与副支架连接。更进一步地，所述连接件还包括用于连接主支架和副支架的直角连接件。更进一步地，所述光伏元件支撑组件包括前支撑、后支撑和光伏板限位件，所述后支撑与光伏板的底部卡合，所述光伏板的中上部嵌入前支撑，所述光伏板限位件的一端设置于前支撑上部，另一端设置有限位钢片，所述限位钢片与光伏板的顶部卡合，用以防止光伏板在大风浪情况下沿压块方向的滑动。后支撑用于支撑光伏板下端及限制其左右活动，前支撑用于支撑光伏板中前部，限制其左右和上下活动。更进一步地，所述前支撑和后支撑的底部设置有立体限位槽和螺栓，并通过所述立体限位槽和螺栓与底支架固定连接。光伏板支撑采用简化设计理念，尽量减少连接件的数量，从而减小施工量：前后支撑底座均采用半边凹槽设计；后支撑连接处采用插入式设计；前支撑采用底座与支撑杆合并的多功能压块设计，压块可同时用于压紧光伏板、横杆及限位件。更进一步地，所述光伏元件支撑组件还包括横杆，所述横杆为横截面为L形或者C形的型材，嵌入前支撑，所述光伏板的中上部搁置在横杆上。更进一步地，所述后支撑设置有安装槽，所述前支撑顶部设置有压块，所述光伏板限位件和压块通过支撑螺杆固定，所述前支撑底部至少设置一个加强筋，从而增加前支撑的稳定性。更进一步地，所述主支架和副支架上布置走道，所述走道设置有走道限位件，走道限位件通过前支撑的支撑螺杆与主支架和副支架固定。走道可采用HDPE材料、不锈钢、镀锌钢及玻璃钢等刚性防腐材料制成的格栅板，每两排光伏板铺设一排辅走道，各辅走道通过中心一排垂直的主走道进行连接，辅走道底部左右两侧铺设钢支架以提高走道稳定性。一种上述的环形浮管式水面光伏发电系统的安装方法，其特殊之处在于，包括如下步骤：1)在所述环形浮管组上铺设主支架，采用连接件与环形浮管连接并采用螺杆固定；2)在所述环形浮管组上铺设平行的辅支架，并采用连接件与主支架连接固定，底支架安装完成；3)在所述底支架安装光伏支撑组件，将光伏板前后端分别嵌入所述光伏支撑组件，至此完成了一个单元平台的安装；4)将该单元平台吊装入水或推入水中。优选地，所述平台单元为若干个，相互之间通过减震装置连接，还包括如下步骤：5)采用减震器对不同平台单元进行连接及扩展，即完成了整个系统的安装。优选地，所述环形浮管组的安装步骤为：在岸边将短浮管首尾相接为外、中、内共3圈环形浮管，组合为环形浮管组。本专利技术提供的环形浮管式水面光伏发电系统及安装方法，具有以下优点：1、该光伏系统采用高度模块化思想，通过将浮管连接成若干不同半径的同心圆环形状，作为模块主浮体，该设计减少了连接件，可实现在陆地安装后吊装入水中，极大减小了安装难度，增加了整体和局部稳定性。2、浮管采用耐腐蚀性材料，使用寿命长。浮管设计不仅能最大化减少浮管使用量，利用浮管自身的长度优势能大幅减小连接件的数量，内部浮管可平均钢支架的受力，防止中心处的钢支架由于负重而弯曲下沉，同时可以利用外围浮管减弱波浪，维持浮管内部水面的相对平静，且在大风浪情况下，圆形是相对最稳定的结构。3、通过在同心环形浮管上搭建支架，共同组成水面光伏系统浮体平台单元，该设计将支架平行铺设在同心圆环上，解决了支架悬空长度过大的问题，通过主支架连接固定各个同心环形浮管，进一步提升模块整体的稳定性。4、底部支架上固定优化设计的光伏板支架，通过减小光伏板的安装高度，增加了光伏板的亲水性，提高了光伏转化效率，同时整体重心降低，系统稳定性强。5、光伏板前后支撑底板采用立体限位设计，不仅能通过刚性限位极大改善螺栓受力，提高支撑在大风浪下的稳定性，同时能减少螺栓使用数量，降低安装难度。6、光伏板支撑采用共同连接技术，一组光伏板前后支撑可同时支撑两块光伏板，简化了系统设计，降低了安装难度。7、光伏板后支撑采用插槽式设计，不仅安装简单，且减少了连接件数量。8、光伏板前支撑采用简化设计，前支撑可同时支撑横杆、光伏板及限位钢条，只需一颗螺栓进行固定，极大简化了系统，降低了安装难度。9、走道直接铺设在底支架上，通过走道限本文档来自技高网...

【技术保护点】
环形浮管式水面光伏发电系统，包括平台单元(1)，其特征在于：所述平台单元(1)包括环形浮管组(2)、底支架(3)、光伏元件支撑组件(4)、光伏板(5)和连接件(6)；所述环形浮管组(2)为若干个不同曲径的环形浮管同心布置，所述环形浮管组(2)的上方布置底支架(3)，所述底支架(3)与环形浮管组(2)通过连接件(6)固定，所述底支架(3)由正交布置于环形浮管组上方的主支架(31)和相互平行布置于主支架(31)之间的副支架(32)组成，所述主支架(31)和副支架(32)上固定连接光伏元件支撑组件(4)，所述光伏板(5)与光伏元件支撑组件(4)嵌入式卡合。

【技术特征摘要】
1.环形浮管式水面光伏发电系统，包括平台单元(1)，其特征在于：所述平台单元(1)包括环形浮管组(2)、底支架(3)、光伏元件支撑组件(4)、光伏板(5)和连接件(6)；所述环形浮管组(2)为若干个不同曲径的环形浮管同心布置，所述环形浮管组(2)的上方布置底支架(3)，所述底支架(3)与环形浮管组(2)通过连接件(6)固定，所述底支架(3)由正交布置于环形浮管组上方的主支架(31)和相互平行布置于主支架(31)之间的副支架(32)组成，所述主支架(31)和副支架(32)上固定连接光伏元件支撑组件(4)，所述光伏板(5)与光伏元件支撑组件(4)嵌入式卡合。2.根据权利要求1所述的环形浮管式水面光伏发电系统，其特征在于：所述平台单元(1)为若干个，相互之间通过减震装置(7)连接。3.根据权利要求1所述的环形浮管式水面光伏发电系统，其特征在于：所述环状浮管由若干根短浮管首尾连接而成，所述环状浮管的截面形状为圆形、方形或者多边形。4.根据权利要求3所述的环形浮管式水面光伏发电系统，其特征在于：所述连接件(6)包括限位卡件(61)和非限位卡件(62)，限位卡件(61)的底部与环形浮管卡合，并设置限位螺杆(63)，顶部通过螺杆与主支架(31)连接；所述非限位卡件(62)的底部与环形浮管卡合，顶部通过螺杆与副支架(32)连接。5.根据权利要求1或2所述的环形浮管式水面光伏发电系统，其特征在于：所述连接件(6)还包括用于连接主支架(31)和副支架(32)的直角连接件(64)。6.根据权利要求5所述的环形浮管式水面光伏发电系统，其特征在于：所述光伏元件支撑组件(4)包括前支撑(41)、后支撑(42)和光伏板限位件(43)，所述后支撑(42)与光伏板(5)的底部卡合，所述光伏板(5)的中上部嵌入前支撑(41)，所述光伏板限位件(43)的一端设置于前支撑(41)上部，另一端设置有限位钢片(45)，所述限位钢片(45)与光伏板(5)的顶部卡合。7.根据权利要求6所述的环形浮管式水面光伏发电系统，其特征在于：所述前支撑(41)和后支...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵鑫，张顺，刘海波，袁博，喻飞，张涛，苏毅，刘爽，金乾，张稳，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42