本發(fā)明涉及海上光伏發(fā)電，具體而言，涉及一種基于海上漂浮光伏的環(huán)索張拉平臺(tái)架構(gòu)及光伏裝置。

背景技術(shù)：

1、目前，新能源產(chǎn)業(yè)正在快速發(fā)展，其中風(fēng)電和光伏的發(fā)展尤為迅速。經(jīng)過多年的技術(shù)迭代，海上風(fēng)電開發(fā)技術(shù)已較為成熟，初步具備了平價(jià)上網(wǎng)的條件。然而，海上漂浮式光伏平臺(tái)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和平衡性仍是其開發(fā)和應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)難題。海上漂浮式光伏平臺(tái)受制于復(fù)雜的海洋環(huán)境條件，如風(fēng)、浪、流等環(huán)境荷載的作用，平臺(tái)的結(jié)構(gòu)在這些多變和惡劣的條件下會(huì)面臨較大的穩(wěn)定性和服役安全風(fēng)險(xiǎn)。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，海上漂浮式光伏平臺(tái)的漂浮結(jié)構(gòu)主要分為剛性框架結(jié)構(gòu)和柔性膜結(jié)構(gòu)兩種形式。剛性框架結(jié)構(gòu)通常由鋼材或鋁合金等高強(qiáng)度材料制成，通過金屬桿件將浮力組件與光伏承載支架連接，能夠達(dá)到良好的抗風(fēng)浪能力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。然而，剛性結(jié)構(gòu)較難適應(yīng)海洋中的波浪和潮汐變化時(shí)，長(zhǎng)期運(yùn)行下可能引發(fā)材料疲勞，降低平臺(tái)整體的平衡性，并有損壞風(fēng)險(xiǎn)。而柔性結(jié)構(gòu)能更好地適應(yīng)波浪和潮汐的變化，具有較好的抗沖擊性能，但是相應(yīng)地，柔性結(jié)構(gòu)在大風(fēng)浪環(huán)境下容易發(fā)生變形，穩(wěn)定性較之剛性結(jié)構(gòu)差，受到強(qiáng)烈波浪作用時(shí)容易發(fā)生海水上浪和積水現(xiàn)象，甚至漫過光伏板，嚴(yán)重影響發(fā)電效率，還會(huì)增加平臺(tái)的自重，進(jìn)一步影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，甚至有可能使整個(gè)平臺(tái)浸沒。如何在惡劣海況下確保平臺(tái)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和平衡，成為海上漂浮式光伏技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明提供了一種基于海上漂浮光伏的環(huán)索張拉平臺(tái)架構(gòu)及光伏裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于海上漂浮式光伏平臺(tái)的剛性框架結(jié)構(gòu)難以獨(dú)立適應(yīng)海洋環(huán)境變化而導(dǎo)致易受沖擊損壞，以及柔性結(jié)構(gòu)易受力發(fā)生變形，穩(wěn)定性較差，且受波浪作用易出現(xiàn)上浪漫越積水，甚至整體浸沒風(fēng)險(xiǎn)的技術(shù)問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種基于海上漂浮光伏的環(huán)索張拉平臺(tái)架構(gòu)，包括：

4、主承環(huán)柱組件；

5、張拉索組件，與所述主承環(huán)柱組件連接組成張拉環(huán)索結(jié)構(gòu)，所述張拉環(huán)索結(jié)構(gòu)用于組成光伏組件的支撐結(jié)構(gòu)；

6、浮力組件，固定于所述主承環(huán)柱組件下緣，所述浮力組件用于為所述主承環(huán)柱組件和所述張拉索組件組成的張拉環(huán)索結(jié)構(gòu)提供浮力；

7、系泊組件，與所述主承環(huán)柱組件連接，所述系泊組件用于限制所述主承環(huán)柱組件保持在預(yù)定范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)。

8、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，對(duì)本發(fā)明做如下進(jìn)一步說明：

9、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，

10、所述張拉索組件由若干具有預(yù)張力的鋼索組成；

11、若干所述鋼索以所述主承環(huán)柱組件的圓心為中心朝外圍側(cè)部呈輻射狀均勻分布，且若干所述鋼索固定于所述主承環(huán)柱組件。

12、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，

13、所述主承環(huán)柱組件包括第一環(huán)體、第二環(huán)體和橫截面為圓形的第三柱體；

14、所述第一環(huán)體、所述第二環(huán)體和所述第三柱體的圓形橫截面之間圓心重合設(shè)置，且所述第一環(huán)體的直徑、所述第二環(huán)體的直徑及所述第三柱體圓形橫截面的直徑依次減小，所述第一環(huán)體的上緣高度、所述第二環(huán)體的上緣高度及所述第三柱體的上緣高度依次提升，形成中間高且邊緣低的光伏組件支撐結(jié)構(gòu)。

15、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，

16、所述張拉索組件包括下緣張拉鋼索、上緣張拉鋼索和斜向張拉鋼索；

17、所述下緣張拉鋼索依次固定連接于所述第一環(huán)體下緣、所述第二環(huán)體下緣和所述第三柱體下緣，所述上緣張拉鋼索依次固定連接于所述第一環(huán)體上緣、所述第二環(huán)體上緣和所述第三柱體上緣，所述斜向張拉鋼索固定連接于所述第二環(huán)體上緣和所述第三柱體下緣，使得所述下緣張拉鋼索、所述上緣張拉鋼索和所述斜向張拉鋼索在豎向平面形成穩(wěn)定梯形及三角形架構(gòu)。

18、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，

19、所述主承環(huán)柱組件中第一環(huán)體的內(nèi)側(cè)壁、第二環(huán)體的內(nèi)外兩側(cè)壁及第三柱體的外側(cè)壁均焊接設(shè)有若干下拉環(huán)和若干上拉環(huán)；

20、所述下拉環(huán)數(shù)量與所述上拉環(huán)數(shù)量相同；

21、所述張拉索組件中的下緣張拉鋼索通過花籃螺栓和繩卡依次連接于所述第一環(huán)體的下拉環(huán)、所述第二環(huán)體的下拉環(huán)和所述第三柱體的下拉環(huán)；

22、所述張拉索組件中的上緣張拉鋼索通過花籃螺栓和繩卡依次連接于所述第一環(huán)體的上拉環(huán)、所述第二環(huán)體的上拉環(huán)和所述第三柱體的上拉環(huán)；

23、所述張拉索組件中的斜向張拉鋼索通過花籃螺栓和繩卡依次連接于所述第二環(huán)體的上拉環(huán)和所述第三柱體的下拉環(huán)；

24、所述第一環(huán)體、所述第二環(huán)體和所述第三柱體之間可基于柔性鋼索垂向相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使得所述張拉環(huán)索結(jié)構(gòu)及其支撐光伏組件具備垂向柔性。

25、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，

26、所述浮力組件由若干浮筒組成，若干所述浮筒根據(jù)固定位置不同分為外圈浮筒、內(nèi)圈浮筒和中心浮筒；

27、若干所述外圈浮筒均布焊接固定于所述第一環(huán)體下緣，若干所述內(nèi)圈浮筒均布焊接固定于所述第二環(huán)體下緣，所述中心浮筒焊接固定于所述第三柱體下緣，用于為所述主承環(huán)柱組件提供均勻穩(wěn)定的浮力；

28、所述浮力組件為浮出水面設(shè)置，且所述浮力組件設(shè)置的浮筒高度配合中間高且邊緣低的張拉環(huán)索結(jié)構(gòu)，使得所述張拉索組件中的上緣張拉鋼索抬升，并使上緣張拉鋼索上部承托的光伏組件與水面之間形成預(yù)定氣隙。

29、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，

30、所述系泊組件包括若干組系泊纜，每組系泊纜均包括一根外圈系泊纜和一根內(nèi)圈系泊纜；

31、所述外圈系泊纜的一端上部連接所述第一環(huán)體，所述內(nèi)圈系泊纜的一端上部連接所述第二環(huán)體，若干根所述外圈系泊纜和若干根所述內(nèi)圈系泊纜分別以所述主承環(huán)柱組件的環(huán)體及柱體圓心為中心呈輻射狀均布設(shè)置；

32、每組所述系泊纜的外圈系泊纜和內(nèi)圈系泊纜處于同一豎向平面內(nèi)，且每組所述系泊纜遠(yuǎn)離張拉環(huán)索結(jié)構(gòu)的一端下部固定于預(yù)置樁錨或重力錨。

33、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，

34、所述浮力組件中的外圈浮筒、內(nèi)圈浮筒及中心浮筒均設(shè)置為可豎向伸縮式氣囊筒體，所述主承環(huán)柱組件和所述張拉索組件形成的張拉環(huán)索結(jié)構(gòu)固定設(shè)置有抽吸氣泵，所述抽吸氣泵的抽吸氣端部分別經(jīng)帶有電磁閥的管路接通至可豎向伸縮式所述外圈浮筒、所述內(nèi)圈浮筒及所述中心浮筒；

35、通過抽吸氣泵配合電控閥門管路實(shí)現(xiàn)分別獨(dú)立控制不同的可豎向伸縮式氣囊筒體的內(nèi)部氣量，由此針對(duì)性改變局部氣囊筒體在受到浮力作用后的支撐高度，以調(diào)整所述張拉環(huán)索結(jié)構(gòu)的傾斜角度，保持所述張拉環(huán)索結(jié)構(gòu)整體氣隙式上浮功能，同時(shí)使光伏組件基于所述張拉環(huán)索結(jié)構(gòu)始終保持為向光狀態(tài)；

36、所述外圈系泊纜和內(nèi)圈系泊纜設(shè)置為帶有預(yù)定彈力性能的繩纜，和/或，對(duì)應(yīng)于所述外圈系泊纜和所述第一環(huán)體之間以及所述內(nèi)圈系泊纜和所述第二環(huán)體之間設(shè)置有自回彈連接件，和/或，對(duì)應(yīng)于所述外圈系泊纜和所述第一環(huán)體之間以及所述內(nèi)圈系泊纜和所述第二環(huán)體之間設(shè)置有電控驅(qū)動(dòng)式繩輥；

37、所述主承環(huán)柱組件和所述張拉索組件形成的張拉環(huán)索結(jié)構(gòu)頂部還固定設(shè)置有至少兩組光照強(qiáng)度傳感器，至少兩組光照強(qiáng)度傳感器對(duì)應(yīng)圓周陣列均布設(shè)于所述張拉環(huán)索結(jié)構(gòu)頂部，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)獲取并比對(duì)各方位的光照強(qiáng)度；

38、所述主承環(huán)柱組件和所述張拉索組件形成的張拉環(huán)索結(jié)構(gòu)設(shè)置有電控結(jié)構(gòu)，電控結(jié)構(gòu)包括與光伏組件所形成電源模塊通過電路相連的控制模塊；

39、至少兩組所述光照強(qiáng)度傳感器分別與所述控制模塊的控制輸入端部之間通過電路相連設(shè)置，所述控制模塊的控制輸出端部通過電路連接有繼電器的輸入端部，所述繼電器的輸出端部分別與所述抽吸氣泵與管路電磁閥之間通過電路相連設(shè)置，以此基于監(jiān)測(cè)光照強(qiáng)度完成光伏傾斜角度的自動(dòng)化調(diào)整控制。

40、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，

41、所述主承環(huán)柱組件與所述張拉索組件形成的張拉環(huán)索結(jié)構(gòu)上表面鋪設(shè)柔性防水膜布，密布的鋼索為柔性防水膜布提供緊密支撐；

42、通過將光伏組件固定于柔性防水膜布上表面，通過柔性防水膜布保持導(dǎo)水性能，并通過柔性防水膜布使光伏組件與水面之間相隔斷設(shè)置。

43、一種光伏裝置，包括所述的基于海上漂浮光伏的環(huán)索張拉平臺(tái)架構(gòu)及其承托支撐設(shè)置的光伏組件。

44、本發(fā)明具有如下有益效果：

45、1、本發(fā)明中的張拉索組件呈輻射狀均勻緊密布置，保證平臺(tái)在水平面內(nèi)具有較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；同時(shí)，在豎向平面內(nèi)與環(huán)體截面共同構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，剛性環(huán)體和柔性鋼索組成的張拉環(huán)索結(jié)構(gòu)具備一定的垂向柔性，有效增強(qiáng)光伏平臺(tái)在波浪沖擊下的平衡性和抗沖擊能力；

46、2、本發(fā)明中的主承環(huán)柱組件采用不同環(huán)體及柱體高度設(shè)計(jì)，組成中間高邊緣低的光伏支撐結(jié)構(gòu)，當(dāng)平臺(tái)表面上浪后海水會(huì)順應(yīng)高度差迅速?gòu)钠脚_(tái)外緣流出，避免光伏組件表面積水而導(dǎo)致組件故障，進(jìn)一步提升了平臺(tái)在波浪環(huán)境下的運(yùn)行穩(wěn)定性；

47、3、本發(fā)明中，每個(gè)主承環(huán)柱組件對(duì)應(yīng)的環(huán)體均勻分布若干浮筒，且通過不同環(huán)體與系泊組件相連，系泊組件中的每組系泊纜處于同一豎向平面內(nèi)，避免了因張拉索張力劇變引發(fā)的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)，顯著提升了張拉環(huán)索結(jié)構(gòu)的安全性與平衡性；

48、4、本發(fā)明選用浮筒形式的浮力組件，能夠通過改變浮筒和環(huán)體高度，設(shè)計(jì)光伏平臺(tái)抬升氣隙，通過抬升氣隙式設(shè)置減少了結(jié)構(gòu)與水的接觸面積，避免平臺(tái)上浪導(dǎo)致的光伏組件發(fā)電效率下降，同時(shí)降低了波浪海流對(duì)結(jié)構(gòu)的作用力，提高了架構(gòu)整體的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性及其功能適用性；

49、5、本發(fā)明提出的環(huán)索張拉平臺(tái)架構(gòu)，結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，環(huán)體截面可選用空心方管、圓管，降低結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量，提高結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)效益。