一种适用于海上环境的浮式光伏平台

摘要

本发明公开了一种适用于海上环境的浮式光伏平台。属于海洋工程技术领域，包括浮箱、圆钢管、链接栓、防浪板、光伏组件、横梁和橡胶圈；所述浮箱通过横梁与光伏组件相连，且浮箱沿长度方向两侧面布置圆钢管，限制其自身的位置；所述防浪板有多个开孔，且布置于浮式光伏单元浮箱迎浪面一侧；所述链接栓通过橡胶圈进行连接，最大程度分散浮式光伏阵列在海洋环境中所受到的外力。本发明将主流水面光伏进行优化，通过自身结构形式的优化以及与消波装置的结合，使浮式光伏电站能够适应海上工作环境，同时本发明模块化程度较高，便于后期维修和保养。

说明书

技术领域

本发明属于海洋工程技术领域，涉及了一种适用于海上环境的浮式光伏平台。

背景技术

光伏是能够将太阳能直接转换为电能的新型发电系统，在新能源发电领域已经得到了初步的应用；如果将海洋作为载体，在满足一定的条件下将光伏布置在海上形成浮式光伏阵列，可以有效解决光伏电站无法在东部地区大规模布置的问题。

漂浮系统是浮式光伏电站最主要的组成部分，多采用圆浮筒或者方形浮体，主要用于承受光伏板传递来的重力载荷和海洋环境中的波浪载荷，在运营期内，需保证漂浮系统的运动范围满足设计要求，避免于其他浮体碰撞，此外还需要使浮体的净浮力满足要求。

目前主流的浮式光伏电站主要布置区域为沿海滩涂、水库、鱼塘等。这类浮式光伏的浮体主尺度较小、吃水较浅、缺少储备浮力，其承受的外力主要为流载荷和风载荷，并不适用于海上恶劣的环境。布置在海上的海洋结构物，需要考虑抵抗风浪的能力。浮式光伏一般布置在近海区域，此区域虽然海上环境并不恶劣，但是为了保证其工作的安全性和稳定性，需要设计出新型的浮式光伏结构形式。

消波装置可以有效减少甚至消除波浪和海流对港口或海上平台作业的影响。国内外的许多学者对消除波浪方式进行了大量研究，取得了非常多的成就，并设计出了一些消波装置。但大部分研究都是基于消波装置本身进行研究，对小型海洋平台和消波装置一体化的研究较少。结合以上几点：设计了一种能够在波浪载荷下安全工作的的浮式光伏，为东部沿海城市提供浮式光伏大规模布置方案。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出了一种适用于海上环境的浮式光伏平台，以实现浮式光伏在海上大规模布置。

技术方案：为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明所述的一种适用于海上环境的浮式光伏平台，

包括若干个均布排列的浮箱(1)，在所述浮箱(1)的上端的外壁上安设有横梁(6)，

所述的浮箱(1)包括与横梁(6)相连接的上板、前板、后板及两侧的侧板；

在所述两侧的侧板的上端开设有凹槽，在所述凹槽中安设有圆钢管(2)。

进一步的，在相邻靠近的两个横梁(6)的上端安设有光伏组件底板，在所述光伏组件底板的上端均布排列安设有若干个光伏组件(5)。

进一步的，在两个浮箱(1)上、相对的两个圆钢管(2)的两端分别安设有防浪板(4)，在所述防浪板(4)上均布开设有若干个开孔；

所述防浪板(4)及光伏组件底板将两个相邻的浮箱(1)组合成若干个单一模块的浮式光伏平台。

进一步的，在所述前板及后板的外壁上分别安设有链接栓二(7)；

在所述浮箱(1)朝向外侧的侧板上、所述圆钢管(2)的下端安设有链接栓一(3)。

进一步的，在所述左右相邻两个单一模块的浮式光伏平台安设的链接栓一(3)之间安设有橡胶圈(8)，

在所述前后相邻两个单一模块的浮式光伏平台安设的链接栓二(7)之间安设有橡胶圈(8)。

进一步的，所述凹槽的内壁与圆钢管(2)的外壁相适配，所述圆钢管(2)的长度长于所述开设凹槽的浮箱(1)的长度。

进一步的，所述防浪板(4)的高度高于所述浮箱(1)的高度。

有益效果：本发明与现有技术相比，本发明的特点是：1、本发明适用于海上环境的浮式光伏平台，对主流的浮式光伏进行改进，将浮式光伏漂浮系统大型化，通过钢管将浮体装置连接在一起形成浮体阵列，避免了浮体与浮体之间的碰撞、干扰等问题。此外钢管与浮体凹槽之间存在缝隙，在限制浮体安装位置的同时，保证浮体在海上环境中的运动，一定程度上避免了浮体将外力传递到整个光伏电站，此外，本发明适用于海上的浮式光伏电站具有模块化特点，便于安装更新和维护，适合批量化生产；2、本发明适用于海上环境的浮式光伏平台，将消波装置与浮式光伏单元一体化(消波装置为带孔的挡浪板)，增加了浮式光伏的反射及絮乱入射波的效果，具有较好的消波效果。

附图说明

图1是本发明中单一模块的浮式光伏平台的立体结构示意图；

图2是本发明中单一模块的浮式光伏平台的侧视图；

图3是本发明中浮箱-圆钢管的结构示意图；

图4是本发明中挡浪装置的结构示意图；

图5是本发明中横向连接构件的结构示意图；

图6是本发明中纵向连接构件的结构示意图；

图7是本发明阵列式分布示意图；

图中1是浮箱，2是圆钢管，3是链接栓一，4是防浪板，5是光伏组件，6是横梁，7是链接栓二，8是橡胶圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图所述，本发明所述的一种适用于海上环境的浮式光伏，该发明包括浮箱1、圆钢管2、连接结构、防浪板4、光伏组件5、横梁6及橡胶圈8；

浮箱1以阵列方式布置作为漂浮系统支撑整个光伏组件5，浮箱1两侧圆钢管2与横梁6以纵横交错的形式构成浮式光伏支撑结构，浮箱1四周布置3个连接结构；

每个浮式光伏单元由2个浮箱1、4个圆钢管2、1个防浪板以及光伏组件5构成，防浪板4作为消波装置以螺栓螺母的固定方式布置在浮箱1的迎浪面上；

浮式光伏单元通过柔性连接形成浮式光伏阵列，依靠橡胶圈8及链接栓交接在一起，既可以释放一定的自由度又可以防撞。

所叙述浮式光伏单元的浮箱1两侧靠近光伏组件5的位置布置有半圆形的凹槽，圆钢管2通过浮箱1两侧的圆形的凹槽限制浮箱1的分布位置；

浮箱1的半圆的凹槽半径略大于圆钢管2的半径，在波浪载荷的作用下，浮箱1可以利用与圆钢管2之间的空隙，做局部运动，避免了将波浪外力传递到整个浮式光伏主体。

所诉防浪板4作为消波装置布置于两侧浮箱1之间，与两侧浮箱1通过螺栓螺母连接，且布置于浮式光伏单元的迎浪面上；

防浪板4上有多个开孔，在波浪和流的作用下，防浪板4依靠自身刚性结构增大波浪的反射，同时，防浪板4上的开孔可以达到紊乱入射波的效果，具有一定的消波的效果.

实施例

本实施例适用于海上环境的浮式光伏，如图1和2所示，包括浮箱1、圆钢管2、链接栓一3、防浪板4、光伏组件5、横梁6和链接栓二7；

圆钢管2分布在浮箱1的两侧，为浮式光伏搭建主体框架，光伏组件5通过横梁6与两侧的浮箱1连接，链接栓一3与浮箱1一体成型、且分布于浮箱1的两侧，链接栓二7布置于浮箱1与横梁6沿长度方向的侧面上，同样与浮箱1一体成型；

防浪板4作为消波装置布置在浮式光伏单元迎浪面，浮式光伏的构型创新与消波装置的结合，能够有效地保证浮式光伏在海上布置的可行性。

如图3所示，浮箱1两侧靠近光伏组件5的位置布置有半圆形的凹槽，圆钢管2通过浮箱1两侧的圆形的凹槽限制浮箱1自身的位置，浮箱1上的凹槽的半径略大于圆钢管2的半径，在波浪载荷的作用下，浮箱1在位置被限制的情况下，自身可以通过与圆钢管2之间的空间，做六自由度运动，避免了将波浪外力传递到整个浮式光伏主体，在一定程度上可以保证浮式光伏在海上工作的稳定性；

如图4所示，防浪板4作为消波装置布置于两侧浮箱1之间，与两侧浮箱1通过螺栓螺母连接，且布置于浮式光伏单元的迎浪面上；防浪板4上有无数个开孔，在波浪和流的作用下，防浪板4依靠自身刚性结构增大波浪的反射，同时，防浪板4上的开孔可以达到紊乱入射波的效果，具有一定的消波的效果；

防浪板4的布置可以加大浮式光伏主体在波浪载荷下的受力，能够为光伏主体在波浪载荷下提供恢复力矩，在一定程度上可以保证整个光伏电站工作的稳定性。

如图5和6所示，链接栓一3和链接栓二7与浮箱1一体成型，通过橡胶圈8将相邻的两个浮式光伏单元连接在一起，链接栓一3和链接栓二7的结构形式相同，即浮箱1外侧有两个突出的部位，突出的部位通过圆柱形的杆件进行连接，此部位为橡胶圈8连接邻近浮式光伏单元的构件，该发明的连接形式为柔性连接，其优势在于保证每个浮式光伏单元都有各自的运动趋势，尽可能地分散波浪作用在整个浮式光伏电站上的外力；同时，由于橡胶圈8自身的材料属性，在一定程度上可以避免浮式光伏单元之间的碰撞，最大程度地保证浮式光伏工作过程中的安全性。

如图7所示，该发明的浮式光伏单元可通过上诉连接形式进行任意数量的排列，依据浮式光伏电站建立的相关规范，自定义排列浮式光伏单元，从而满足相关设计规范。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但其保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。