本發(fā)明涉及光伏發(fā)電領(lǐng)域，特別是涉及適應(yīng)風(fēng)浪環(huán)境易擴(kuò)展式水面漂浮光伏發(fā)電裝置及其安裝方法。

背景技術(shù)：

太陽(yáng)能是資源豐富的可再生能源，其分布廣泛、可再生、無(wú)污染等特點(diǎn)使其成為國(guó)際公認(rèn)的理想替代能源。太陽(yáng)能光伏發(fā)電是利用太陽(yáng)能的主要形式之一。在長(zhǎng)期的能源戰(zhàn)略中，太陽(yáng)能光伏發(fā)電將成為人類社會(huì)未來能源的重要支柱。光伏電站規(guī)模較大、占地較廣，面臨著我國(guó)人口眾多、土地資源緊張以及土地使用成本高等問題給未來發(fā)展帶來的矛盾。而我國(guó)的水面資源豐富，因此發(fā)展推廣水面漂浮式光伏發(fā)電系統(tǒng)，可充分協(xié)調(diào)土地資源與水面資源的利用。

水面光伏通常采用全浮體或浮體與支架結(jié)合的連接方式。采用浮體與支架組合的光伏系統(tǒng)的已有設(shè)計(jì)中，組件間的連接件較多，在水面上不容易操作，安裝難度大。如將相鄰的兩個(gè)浮體之間通過兩個(gè)錯(cuò)位的連接耳與一根豎向的連接銷固定連接，光伏支架與浮體連接則用一個(gè)連接螺桿穿過四個(gè)浮體圍住的中心位置的四個(gè)連接耳，用螺母鎖緊。此光伏系統(tǒng)平均每個(gè)浮體需兩處連接，連接件較多；光伏支架通過螺桿與浮體連接，將光伏組件與組件支架的全部重量分散地作用在少量承重浮體上，浮體群受力不均勻，穩(wěn)定性差。

目前已有的水面漂浮系統(tǒng)多為模塊式拼接，幾個(gè)光伏組件與相應(yīng)承重的浮體組成一個(gè)模塊單元，多個(gè)模塊單元通過螺栓等方式簡(jiǎn)單連接在一起，形成水面光伏發(fā)電系統(tǒng)。這種模塊式拼接的水面光伏發(fā)電系統(tǒng)的連接部位動(dòng)態(tài)受力情況復(fù)雜，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足，且其整體穩(wěn)定性差，無(wú)法適應(yīng)大風(fēng)、大浪、湍流等環(huán)境條件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種適應(yīng)風(fēng)浪環(huán)境易擴(kuò)展式水面漂浮光伏發(fā)電裝置及其安裝方法，具有浮體受力均勻，系統(tǒng)整體穩(wěn)定性好，具有抵御一定級(jí)數(shù)的風(fēng)浪，保證光伏發(fā)電系統(tǒng)正常運(yùn)行的特點(diǎn)。

本發(fā)明提供的一種適應(yīng)風(fēng)浪環(huán)境易擴(kuò)展式水面漂浮光伏發(fā)電裝置，包括由多個(gè)承重單元縱橫拼接而成的承重基座、光伏組件陣列，以及設(shè)置于承重基座上、用于支撐光伏組件陣列的光伏組件支撐結(jié)構(gòu)，承重單元具有一個(gè)浮體，所述浮體側(cè)壁設(shè)有環(huán)槽，所述環(huán)槽內(nèi)嵌設(shè)有主梁，所述主梁包括沿光伏組件長(zhǎng)邊方向的橫梁及沿光伏組件短邊方向的縱梁，所述環(huán)槽包括沿光伏組件長(zhǎng)邊方向的兩條橫槽和沿光伏組件短邊方向的兩條縱槽，所述橫槽兩側(cè)均比縱槽兩側(cè)寬，所述橫梁比縱梁寬，所述橫梁嵌設(shè)于橫槽中，所述縱梁嵌設(shè)于縱槽中，相鄰的橫梁與縱梁通過直角連接件相連，所述光伏組件支撐結(jié)構(gòu)設(shè)于縱梁上。

在以上技術(shù)方案中，相鄰浮體之間是間隔設(shè)置，所述橫槽兩側(cè)設(shè)有定位孔，相鄰浮體之間的間隔設(shè)有“U”型板，所述“U”型板兩端插入定位孔并與浮體固定相連。

在以上技術(shù)方案中，所述光伏組件陣列由多個(gè)光伏組件組成，所述光伏組件支撐結(jié)構(gòu)包括多組依次排列的光伏組件支撐單元，所述光伏組件支撐單元包括分別位于相鄰縱梁對(duì)應(yīng)設(shè)置的主支撐架，所述主支撐架與光伏組件兩端中部相連，所述主支撐架外側(cè)設(shè)有防止光伏組件軸向竄動(dòng)的側(cè)邊壓片，所述相鄰縱梁對(duì)應(yīng)設(shè)置有與光伏組件一側(cè)邊角相連的輔支撐架，所述主支撐架高于輔支撐架。

在以上技術(shù)方案中，對(duì)應(yīng)的兩個(gè)主支撐架之間設(shè)有支撐橫梁，同一根支撐橫梁上設(shè)有兩塊光伏組件，所述支撐橫梁中部設(shè)有垂直于支撐橫梁設(shè)置的限位拉片，所述限位拉片中部設(shè)有中間壓片，所述中間壓片兩端分別壓緊兩側(cè)的光伏組件。

在以上技術(shù)方案中，所述主支撐架包括主支撐塊以及位于主支撐塊底部?jī)蓚?cè)的支撐板，所述支撐板通過其開設(shè)的第一螺栓孔與螺栓配合固定于縱梁上，所述主支撐塊上部一側(cè)設(shè)有頂面傾斜方向與光伏組件傾斜方向一致的夾塊，所述主支撐塊與夾塊之間設(shè)有位于主支撐架內(nèi)側(cè)、用于固定支撐橫梁的“C”型凹槽，所述“C”型凹槽的豎向面與底面呈傾斜設(shè)置，其中，所述“C”型凹槽的底面傾斜方向與光伏組件傾斜方向一致。

在以上技術(shù)方案中，所述輔支撐架包括立柱以及位于立柱底部?jī)蓚?cè)的連接板，所述連接板通過位于其上的第二螺栓孔與螺栓的配合固定于縱梁上，所述立柱頂面傾斜設(shè)置、且傾斜方向與光伏組件傾斜方向一致，所述立柱內(nèi)側(cè)開設(shè)有傾斜方向與光伏組件傾斜方向一致、用于插入光伏組件底部?jī)山堑牟宀邸?/p>

在以上技術(shù)方案中，所述浮體上環(huán)槽下部的結(jié)構(gòu)的形狀包括長(zhǎng)方體或圓柱體。

本發(fā)明提供的一種適應(yīng)風(fēng)浪環(huán)境易擴(kuò)展式水面漂浮光伏發(fā)電裝置的安裝方法，具體步驟如下：步驟一、所述主梁插入浮體對(duì)應(yīng)的環(huán)槽內(nèi)，通過直角連接件將橫梁和縱梁固定在一起；步驟二、通過“U”型板將相鄰兩個(gè)浮體位置固定；步驟三、將兩個(gè)光伏組件沿長(zhǎng)邊并排布置，在兩個(gè)光伏組件連接間隙處，由螺柱從上至下依次固定中間壓片、限位拉片和支撐橫梁；步驟四、將兩個(gè)光伏組件底部?jī)山遣迦胫凛o支撐架的插槽，將支撐橫梁兩端插入主支撐架的“C”型凹槽中，輔支撐架和主支撐架由螺栓固定在縱梁上。

本發(fā)明適應(yīng)風(fēng)浪環(huán)境易擴(kuò)展式水面漂浮光伏發(fā)電裝置及其安裝方法，具有以下有益效果：

1、整體化布置，系統(tǒng)穩(wěn)定性好。承重基座為鋼支架支撐的整體結(jié)構(gòu)，浮體卡在兩條主梁之間為系統(tǒng)提供浮力，整體穩(wěn)定性好；

2、可抵御風(fēng)浪作用。系統(tǒng)四周外圍浮體均勻密布，浮體距離水面有一定高度，可以阻擋一定的風(fēng)浪作用，承受風(fēng)載荷與浪載荷，保障系統(tǒng)內(nèi)部光伏組件的穩(wěn)定；

3、浮體受力均勻，有助于延長(zhǎng)浮體的使用壽命，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。每個(gè)浮體的兩側(cè)均與主梁的上下表面分別接觸，面接觸受力均勻，避免了部分浮體局部集中受力；

4、可擴(kuò)展性強(qiáng)，降低建造成本?？衫盟闹艿某兄貑卧蛲鈬由於鄠€(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)，組成大規(guī)模發(fā)電系統(tǒng)，共用承重基座可在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，有效減少成本；

5、承重基座連接件少，連接方式簡(jiǎn)單，便于施工安裝，可有效縮短工期；

6、承重基座中的浮體表面平穩(wěn)，可作為行走通道，為系統(tǒng)提供安裝、檢修的空間，節(jié)省占地面積，方便檢查維修。

附圖說明

圖1為本發(fā)明適應(yīng)風(fēng)浪環(huán)境易擴(kuò)展式水面漂浮光伏發(fā)電裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中的局部場(chǎng)景一結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2中的局部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖2中局部場(chǎng)景二結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖1中光伏組件和光伏組件支撐單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖1中光伏組件支撐單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為圖6中輔支撐架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為圖6中主支撐架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為應(yīng)用了本發(fā)明的大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)示意圖；

圖10為圖1中浮體的第一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為圖2中浮體的第一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但該實(shí)施例不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

參見圖1至圖3，本發(fā)明適應(yīng)風(fēng)浪環(huán)境易擴(kuò)展式水面漂浮光伏發(fā)電裝置，包括由多個(gè)承重單元1縱橫拼接而成的承重基座、光伏組件陣列2，以及設(shè)置于承重基座上、用于支撐光伏組件陣列2的光伏組件支撐結(jié)構(gòu)3，承重單元1具有一個(gè)浮體1.1，所述浮體1.1側(cè)壁設(shè)有環(huán)槽1.11，所述環(huán)槽1.11內(nèi)嵌設(shè)有主梁1.2，所述主梁1.2包括沿光伏組件2.1長(zhǎng)邊方向的橫梁1.21及沿光伏組件2.1短邊方向的縱梁1.22，所述環(huán)槽1.11包括沿光伏組件2.1長(zhǎng)邊方向的兩條橫槽1.111和沿光伏組件2.1短邊方向的兩條縱槽1.112，所述橫槽1.111兩側(cè)均比縱槽1.112兩側(cè)寬，所述橫梁1.21比縱梁1.22寬，所述橫梁1.21嵌設(shè)于橫槽1.111中，所述縱梁1.22嵌設(shè)于縱槽1.112中，相鄰的橫梁1.21與縱梁1.22通過直角連接件1.4相連，所述光伏組件支撐結(jié)構(gòu)3設(shè)于縱梁1.22上。本實(shí)施例中，浮體1.1為0.4m×0.4m×0.4m的立方體，浮體1.1的環(huán)槽1.11上沿距浮體1.1頂面0.1m，環(huán)槽1.11寬度相當(dāng)于主梁1.2寬度的一半，均為0.04m，橫槽1.111高為0.11m，縱槽1.112為0.09m，主梁1.2采用工字鋼，橫梁1.21工字鋼高0.11m，縱梁1.22工字鋼高0.09m。

參見圖4，相鄰浮體1.1之間是間隔設(shè)置，浮體1.1的布置不應(yīng)過密或過疏，避免承重單元1受力不均勻，一般情況下，浮體1.1寬度為0.4m左右，長(zhǎng)度在0.3～0.8m之間，兩個(gè)浮體1.1之間距離在0.2～0.4m之間，此布置形式遵循人們行走的習(xí)慣規(guī)律，方便行走。在本實(shí)施例中，每?jī)蓚€(gè)浮體1.1之間的間隙為0.2m。所述橫槽1.111兩側(cè)設(shè)有定位孔1.12，相鄰浮體1.1之間的間隔設(shè)有“U”型板1.3，所述“U”型板1.3兩端插入定位孔1.12并與浮體1.1固定相連。定位孔1.12的尺寸為0.02m×0.01m×0.01m，用于固定“U”型板1.3的一端。浮體1.1為整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)提供浮力。本實(shí)施例中，“U”型板1.3的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度為0.21m，為相鄰浮體1.1間的間距與浮體定位孔1.12深度之和。

參見圖5至圖6，所述光伏組件陣列2由多個(gè)光伏組件2.1組成，所述光伏組件支撐結(jié)構(gòu)3包括多組依次排列的光伏組件支撐單元3.1，所述光伏組件支撐單元3.1包括分別位于相鄰縱梁1.22對(duì)應(yīng)設(shè)置的主支撐架3.3，所述主支撐架3.3與光伏組件2.1兩端中部相連，所述主支撐架3.3外側(cè)設(shè)有防止光伏組件2.1軸向竄動(dòng)的側(cè)邊壓片3.4，所述相鄰縱梁1.22對(duì)應(yīng)設(shè)置有與光伏組件2.1一側(cè)邊角相連的輔支撐架3.2，所述主支撐架3.3高于輔支撐架3.2。

對(duì)應(yīng)的兩個(gè)主支撐架3.3之間設(shè)有支撐橫梁3.7，同一根支撐橫梁3.7上設(shè)有兩塊光伏組件2.1，所述支撐橫梁3.7中部設(shè)有垂直于支撐橫梁3.7設(shè)置的限位拉片3.6，所述限位拉片3.6中部設(shè)有中間壓片3.5，所述中間壓片3.5兩端分別壓緊兩側(cè)的光伏組件2.1。

參見圖7，所述輔支撐架3.2包括立柱3.21以及位于立柱3.21底部?jī)蓚?cè)的連接板，所述連接板通過位于其上的第二螺栓孔3.22與螺栓的配合固定于縱梁1.22上，所述立柱3.21頂面傾斜設(shè)置、且傾斜方向與光伏組件2.1傾斜方向一致，所述立柱3.21內(nèi)側(cè)開設(shè)有傾斜方向與光伏組件2.1傾斜方向一致、用于插入光伏組件2.1底部?jī)山堑牟宀?.23。

參見圖8，所述主支撐架3.3包括主支撐塊3.31以及位于主支撐塊3.31底部?jī)蓚?cè)的支撐板，所述支撐板通過其開設(shè)的第一螺栓孔3.32與螺栓配合固定于縱梁1.22上，所述主支撐塊3.31上部一側(cè)設(shè)有頂面傾斜方向與光伏組件2.1傾斜方向一致的夾塊3.34，所述主支撐塊3.31與夾塊3.34之間設(shè)有位于主支撐架3.3內(nèi)側(cè)、用于固定支撐橫梁3.7的“C”型凹槽3.33，所述“C”型凹槽3.33的豎向面與底面呈傾斜設(shè)置，其中，所述“C”型凹槽3.33的底面傾斜方向與光伏組件2.1傾斜方向一致。

參見圖9，光伏發(fā)電系統(tǒng)可利用承重單元1的四周部分向外延展多個(gè)發(fā)電基地，形成大規(guī)模水面漂浮式光伏發(fā)電系統(tǒng)，節(jié)省資源，降低造價(jià)。

支撐橫梁3.7可以為槽鋼、C型鋼、方鋼。

主梁1.2和光伏組件支撐單元3.1可以是不銹鋼、鍍鋅鋼、玻璃鋼、塑鋼、鋁合金等耐腐蝕性材料。

參見圖10至圖11，所述浮體1.1上環(huán)槽1.11下部的結(jié)構(gòu)形狀包括長(zhǎng)方體或圓柱體，實(shí)踐中還可以為其他形式，只要保證上表面平坦。

本發(fā)明適應(yīng)風(fēng)浪環(huán)境易擴(kuò)展式水面漂浮光伏發(fā)電裝置的安裝方法，具體步驟如下：

步驟一、所述主梁1.2插入浮體1.1對(duì)應(yīng)的環(huán)槽1.11內(nèi)，通過直角連接件1.4將橫梁1.21和縱梁1.22固定在一起；

步驟二、通過“U”型板1.3將相鄰兩個(gè)浮體1.1位置固定；

步驟三、將兩個(gè)光伏組件2.1沿長(zhǎng)邊并排布置，在兩個(gè)光伏組件2.1連接間隙處，由螺柱從上至下依次固定中間壓片3.5、限位拉片3.6和支撐橫梁3.7；

步驟四、將兩個(gè)光伏組件2.1底部?jī)山遣迦胫凛o支撐架3.2的插槽3.23，將支撐橫梁3.7兩端插入主支撐架3.3的“C”型凹槽3.33中，輔支撐架3.2和主支撐架3.3由螺栓固定在縱梁1.22上。

本實(shí)施例中，單個(gè)浮體1.1與主梁1.2之間的接觸為面接觸，比一般的連接耳連接穩(wěn)定可靠。以常規(guī)吊耳連接的形式為例，以10mm×10mm的吊耳計(jì)算，四個(gè)吊耳與支架間的接觸面積為0.0004m²，本實(shí)施例中浮體1.1與主梁1.2間的接觸面積為4×0.04×0.4＝0.064m²，是吊耳連接的160倍，且通過主梁1.2與連接件的配合，固定了浮體1.1的位置，限制其進(jìn)行非預(yù)期偏移，因此本發(fā)明適應(yīng)風(fēng)浪環(huán)境易擴(kuò)展式水面漂浮光伏發(fā)電裝置及其安裝方法整體穩(wěn)定性好，可以抵御一定程度的風(fēng)浪。

本實(shí)施例中，水面漂浮式光伏發(fā)電系統(tǒng)在安裝時(shí)僅需約556顆螺栓，平均每塊光伏板僅為6.3顆，施工量大大減小。

本實(shí)施例中，采用功率260W，尺寸為992mm×1650mm的光伏組件，以88塊光伏組件為一個(gè)水面漂浮式光伏發(fā)電系統(tǒng)。

系統(tǒng)中，每一承重單元中包含25個(gè)0.4m×0.4m×0.4m的浮體1.1，本例中的光伏發(fā)電系統(tǒng)共有7組承重單元1，即共使用175個(gè)浮體1.1。當(dāng)在此發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，從四周承重單元1向外延伸，擴(kuò)展3×3的一組大規(guī)模發(fā)電系統(tǒng)，及9×88×265Wp＝0.21MWp發(fā)電系統(tǒng)，所需浮體1.1共1275個(gè)，比各個(gè)系統(tǒng)單獨(dú)布置節(jié)省300個(gè)浮體1.1，占比23.5％。浮體1.1是水面漂浮式光伏發(fā)電系統(tǒng)造價(jià)成本的決定因素，因此，本發(fā)明適應(yīng)風(fēng)浪環(huán)境易擴(kuò)展式水面漂浮光伏發(fā)電裝置可擴(kuò)展性強(qiáng)，降低建造成本。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。

本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。