全弧面浮体刚柔互补式漂浮式光伏系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种全弧面浮体刚柔互补式漂浮式光伏系统，若干个纵向底梁均匀并排分布，每个横向底梁均匀垂直固定于若干个纵向底梁的下表面；每个横向底梁下方均固定有一个漂浮件；纵向底梁上表面垂直固定有多组组件支架，若干个光伏组件通过组件支架均匀固定于若干个纵向底梁的上方；每个纵向底梁均包括多个沿纵向底梁延伸方向同轴分布的支梁，每个横向底梁均包括多个沿横向底梁延伸方向同轴分布的支梁，相邻支梁之间通过柔性连接件连接，相邻支梁可通过柔性连接件发生相对位移。本实用新型专利技术具有浮体少、抗冰挤压、防冰隆起、组件亲水性散热性好等优点。

Rigid-Flexible Complementary Floating Photovoltaic System with Full Globoidal Floating Body

【技术实现步骤摘要】
全弧面浮体刚柔互补式漂浮式光伏系统
本专利技术涉及光伏
，具体涉及一种全弧面浮体刚柔互补式漂浮式光伏系统。
技术介绍
太阳能具有资源丰富、分布广泛、可再生、无污染等优点，是人类理想的清洁能源，在长期的能源战略中具有重要地位。近年来光伏发电市场发展十分迅猛，但土地资源的限制因素却愈发显著，已经成为陆地光伏电站大力建设的瓶颈。而水面漂浮式电站作为一种新型光伏电站形式，利用某种浮体支撑结构将光伏组件漂浮在水面上进行发电，大量节省土地资源的同时，还具备减少水量蒸发、抑制藻类繁殖、提高发电效率、有效地对组件和电缆进行冷却等优点。我国水资源丰富，湖泊、水库众多，漂浮式水面光伏的建设是对资源的优化利用、可以拓宽光伏应用，近年来得到了很大的关注和大力的发展。虽然水面漂浮式光伏电站在中东部地区发展迅速，现已有大小十余处水面光伏电站；但在东北等土地资源稀缺、山地条件恶劣的北方高寒区域，由于气温低、冰冻时间长、积雪厚度大等原因，漂浮式水面光伏电站一直未能实施，这使得该区域内许多湖泊、水库等水面资源闲置浪费，未能得到有效充分的利用。据测算，中国黑龙江省、吉林省、辽宁省、内蒙古自治区、宁夏回族自治区、青海省、新疆自治区等高寒地区的湖泊面积约为3.04万平方公里，水库库容约1154亿平方米。因此在高寒地区水库开展水面漂浮式光伏电站建设，具有巨大的经济效益和社会效益。目前国内外常见的浮体支撑平台主要包括两种型式：全浮体型式和浮体加支架型式。全浮体型式每块组件下部由一个主浮体提供浮力，主浮体再与提供运维通道的走道浮体相连接。组件支撑部件可以做成与主浮体一体化的型式，如CN201520668888.6、CN201520668888.6、CN201520606080.5、CN201620388933.7等专利公开的一体式组件支撑型式；或如CN201630171653.6、CN201720377962.8、CN201720527013.3等专利公开的利用固定在主浮体上的单独支架来支撑组件。虽然这些设计在已有工程中已经有了较为广泛的应用，但也有优化的空间。比如该设计需要布置大量的走道浮体，存在着浮力冗余，用料和成本上有进一步优化的空间；此外，虽然大多数全浮体设计中其主浮体均留出孔洞以节省用料和增加水面暴露面积以降温组件温度、提高发电效率，但毕竟还存在剩余遮挡，不能最大程度地散热。如果在全浮体设计中采用双面发电组件，由于浮体的遮挡，不能很到地吸收水面反射的光能，从而影响发电效率。再者，高严寒水域冬季结冰，将对浮体产生静挤压力，全浮体设计由于大量使用浮体，将大大增加浮体被挤压的数量，受到破坏而漏水的概率相对较大，对阵列安全性不利。此外，北方高寒水域易由于冰膨胀挤压而在局部水域出现显著而狭长的冰隆起，该隆起作用在浮体底部将会使阵列局部被向上显著顶起。全浮体型式由于其满铺型式，浮体数量众多，大大增加了受到冰隆起顶起而导致阵列破坏的概率。因此，少量浮体加支架布置型式是适合应用于高严寒地区的漂浮式光伏电站型式。浮体加支架型式所使用的浮体数量明显少于全浮体型式，如CN206734572U及CN107231118A公开了一种浮体加组件支架的型式，浮体型式均为方形结构，减少了浮体用量，节约了成本。然而，冰的弯曲强度要小于压缩强度，因此宜将结构物表面做成弧面，让冰受到的作用效果从压缩转变为弯曲，冰载荷会更小，对结构有利。再者，冰对方形浮体的挤压力方向为水平方向，而冰对弧面的挤压力垂直于弧面，分解为向上的分力和水平的挤压力，水平挤压力分量较方形浮体而言变小。另外，当冰挤压力逐渐增大时，向上的分力大到超过浮体阵列重量时，浮体阵列将被抬离冰排。因此，弧面浮体更能保证浮式阵列在冰挤压下的结构安全，是适合高严寒水库使用的浮体形状。另外，如前所述，冬季北方高寒水域易出现显著狭长的冰隆起，将方阵部分位置向上顶起，导致方阵内部出现显著高低不平，从而在连接处产生巨大应力，因此高寒地区水域浮式光伏系统需要针对性地考虑阵列之间的连接方式，释放环境载荷，从而保证浮式系统的安全。HDPE全浮体型式其耳板虽能提供柔性连接，但耳板只能承受一定范围内的弯曲，若冰隆起过大，则耳板可能因受力过大而破坏。此外，在冰隆起发生而耳板弯曲时，耳板所受应力实际上并没有释放，对方阵安全之威胁持续存在。因此，高寒水域浮式光伏系统需要一种能够释放连接构件应力的阵列连接方式。CN107231118A中公布了一种高寒水域应用的柔性连接方式，利用开设有两个长圆孔的连接扁铁实现铰接，释放弯曲应力。但是，该铰接设计只能允许相邻浮体在一个方向上实现自由弯曲，从而释放相邻浮体在一个方向上的弯曲应力。但实际情况下，阵列间的弯曲方向是随机的，扁铁铰接处可能承受其他方向上的弯曲力矩。因此，该柔性连接设计还有改进的空间，以实现柔性连接处多方向上弯曲应力的释放，最大程度保证浮式系统安全性。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种全弧面浮体刚柔互补式漂浮式光伏系统，具有浮体少、抗冰挤压、防冰隆起、组件亲水性散热性好等优点。本专利技术提供了一种全弧面浮体刚柔互补式漂浮式光伏系统，其特征在于包括若干个光伏组件、若干个纵向底梁和若干个横向底梁，若干个纵向底梁均匀并排分布，每个横向底梁均匀垂直固定于若干个纵向底梁的下表面；每个横向底梁下方均固定有一个漂浮件；纵向底梁上表面垂直固定有多组组件支架，若干个光伏组件通过组件支架均匀固定于若干个纵向底梁的上方；每个纵向底梁均包括多个沿纵向底梁延伸方向同轴分布的支梁，每个横向底梁均包括多个沿横向底梁延伸方向同轴分布的支梁，相邻支梁之间通过柔性连接件连接，相邻支梁可通过柔性连接件发生相对位移和转动；还包括若干个与横向底梁一一对应的横向运维格栅板走道，横向运维格栅板走道横跨若干个纵向底梁并固定于其上表面，所述横向运维格栅板走道位于对应的横向底梁正上方。上述技术方案中，所述漂浮件为圆柱体浮体结构，所述漂浮件通过浮体固定结构固定于横向底梁上；圆柱体浮体结构两端封头为弧面或锥型型式，内部可填充高强度泡沫塑料。上述技术方案中，所述浮体固定结构包括连接托杆和连接托盘；连接托杆与漂浮件焊接固定；连接托盘与连接托杆另一端垂直焊接固定，连接托盘通过螺栓固定于横向底梁底面。上述技术方案中，浮体固定结构包括抱箍环和支撑平台，漂浮件在环向上设置有内嵌的凹槽，抱箍环卡入凹槽内；或漂浮件在环向上设置有外凸的限位凸起，抱箍环卡入两个限位凸起中间。支撑平台通过加强筋平行固定于抱箍环的上方，支撑平台通过螺栓固定于横向底梁底面；抱箍环的端部设置有相互配合锁紧螺栓和锁紧螺孔。上述技术方案中，所述柔性连接件包括第一U型螺栓与第二U型螺栓垂直交叉连接后分别通过第一连接件和第二连接件固定于相邻的两个支梁相对的两个端部上，第一U型螺栓与第二U型可带动相邻的两个支梁发生相对位移和转动。上述技术方案中，所述柔性连接件包括通过销钉连接的L型连接件与槽钢，L型连接件和槽钢可绕销钉实现同轴转动；其中L型连接件通过销钉与对应的支梁端部相连接，实现L型连接件与支梁之间的转动；槽钢通过销钉与对应的支梁相连连接，实现槽钢与相对应的支梁之间转动。上述技术方案中，还包括纵向运维格栅板走道，所述纵向运维格栅板走道平行设置在两个纵梁底梁之间，上述的两本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全弧面浮体刚柔互补式漂浮式光伏系统，其特征在于包括若干个光伏组件、若干个纵向底梁和若干个横向底梁，若干个纵向底梁均匀并排分布，每个横向底梁均匀垂直固定于若干个纵向底梁的下表面；每个横向底梁下方均固定有一个漂浮件；纵向底梁上表面垂直固定有多组组件支架，若干个光伏组件通过组件支架均匀固定于若干个纵向底梁的上方；每个纵向底梁均包括多个沿纵向底梁延伸方向同轴分布的支梁，每个横向底梁均包括多个沿横向底梁延伸方向同轴分布的支梁，相邻支梁之间通过柔性连接件连接，相邻支梁可通过柔性连接件发生相对位移；还包括若干个与横向底梁一一对应的横向运维格栅板走道，横向运维格栅板走道横跨若干个纵向底梁并固定于其上表面，所述横向运维格栅板走道位于对应的横向底梁正上方。

【技术特征摘要】
1.一种全弧面浮体刚柔互补式漂浮式光伏系统，其特征在于包括若干个光伏组件、若干个纵向底梁和若干个横向底梁，若干个纵向底梁均匀并排分布，每个横向底梁均匀垂直固定于若干个纵向底梁的下表面；每个横向底梁下方均固定有一个漂浮件；纵向底梁上表面垂直固定有多组组件支架，若干个光伏组件通过组件支架均匀固定于若干个纵向底梁的上方；每个纵向底梁均包括多个沿纵向底梁延伸方向同轴分布的支梁，每个横向底梁均包括多个沿横向底梁延伸方向同轴分布的支梁，相邻支梁之间通过柔性连接件连接，相邻支梁可通过柔性连接件发生相对位移；还包括若干个与横向底梁一一对应的横向运维格栅板走道，横向运维格栅板走道横跨若干个纵向底梁并固定于其上表面，所述横向运维格栅板走道位于对应的横向底梁正上方。2.根据权利要求1所述的全弧面浮体刚柔互补式漂浮式光伏系统，其特征在于所述漂浮件为圆柱体浮体结构，所述漂浮件通过浮体固定结构固定于横向底梁上；圆柱体浮体结构两端封头为弧面或锥型型式，内部可填充高强度泡沫塑料。3.根据权利要求2所述的全弧面浮体刚柔互补式漂浮式光伏系统，其特征在于所述浮体固定结构包括连接托杆和连接托盘；连接托杆与漂浮件焊接固定；连接托盘与连接托杆另一端垂直焊接固定，连接托盘通过螺栓固定于横向底梁底面。4.根据权利要求2所述的全弧面浮体刚柔互补式漂浮式光伏系统，其特征在于，浮体固定结构包括抱箍环和支撑平台，漂浮件在环向上设置有内嵌的凹槽，抱箍环卡入凹槽内；或漂浮件在环向上设置有外凸的限位凸起，抱箍环卡入两个限位凸起中间，支撑平台通过加强筋平行固定于抱...

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