一种冰区深水浮动式光伏发电装置

1.本发明属于光伏发电技术领域，涉及一种新型的冰区深水光伏发电装置。


背景技术：

2.在现有技术条件下，利用可再生能源进行发电具有重要意义。但风力发电对于季节依赖性强，波浪能发电功效受海域结冰限制，相比之下，光伏发电较之风力发电可靠性高，较之波浪能发电适用海域范围广。全球海域辽阔，可将发电装置从陆地转移至冰区海面，一方面可减少土地资源的占用，另一方面可提高冰区海面的利用率。
3.现有的海面发电装置以漂浮式太阳能发电为主，大部分是通过固定锚链来限制装置移动。但其对海域要求较高，不能结冰，如果将其用于结冰海域，其整体稳定性较差，且海冰能够上爬至光伏板，影响发电功效。
4.因此，有必要对以上不足加以改进，提供一种应用于结冰海域且深水区域的光伏发电装置。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术存在的不足，针对结冰海域，本发明提供一种新型的冰区深水浮动式光伏发电装置。
6.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
7.一种冰区深水浮动式光伏发电装置，所述发电装置包括平台结构、系泊系统5、支柱结构3、以及光伏板4四部分。
8.所述的平台结构由多个装有压载水的下浮体1组成，下浮体1内的压载水量可调，保证确保平台结构处于水面以下；所述下浮体1横向依次排列，为装置整体提供支撑，相邻下浮体1之间采用圆柱形钢管2进行连接，保证平台结构具有足够刚性，多个下浮体1可同时进行平动。
9.所述的每个下浮体1上表面两端安装2个固定式圆柱形支柱结构3。
10.所述的所有下浮体1上表面圆柱形支柱结构3顶端围成的空间内，设置框架结构，光伏板4安装在该框架内。
11.通过系泊系统5对发电装置总体进行固定，系泊系统5在使用压载水增加浮力的情况下，处于拉紧状态。由于水面以下存在流动载荷，流动载荷对本装置的结构安全性会产生一定影响，系泊系统的拉紧状态可减少水面以下流动载荷所带来的负面影响；下浮体1之间可公用部分系泊系统5，减少系泊数。
12.进一步的，所述的下浮体1为方形结构。
13.进一步的，所述的支柱结构3为光伏板4提供支撑，支柱结构的外型设计为圆柱形，支柱高度为5～10m，由预留间隙、当地海域潮差、海面波高三部分确定，下浮体的上表面至低潮位海面之间留出1m的预留间隙，避免下浮体1与海冰接触，中国近海海域的平均潮差为2～3m，平均波高为0.61m，支柱高度大于装置所处的海域的潮差，避免海冰上爬至光伏板4
上，影响发电功效。
14.进一步的，所述的下浮体1的数量取决于工作海域面积，主要尺度为长80m、宽20m、高1m。下浮体装置内部装入压载水，增加装置整体的稳定性，确保本装置浮力大于重力及各压载之和，既为作业提供安全保障，又确保平台结构处于水面以下，避免海冰对平台结构造成不利影响。
15.进一步的，所述的下浮体1之间可公用部分系泊系统，系泊数减少2n-2，n为下浮体个数。
16.进一步的，本装置整体采用钢制材料，极大保证结构的强度满足使用要求；本装置各部位之间的连接采用焊接固定方式。
17.本发明的技术方案能产生以下有益效果：
18.(1)平台结构为多个下浮体组成，下浮体个数取决于工作海域面积。下浮体及内部装入压载水的设计方案，最大程度增加了浮力，保证系泊系统处于张紧状态，减少海面下流动载荷所带来的影响。
19.(2)装置整体由圆柱形钢管进行连接，由系泊缆绳进行固定，装置整体稳定性较好。
20.(3)以清洁能源作为动力来源，减少对环境产生污染，符合国家环保发展政策。
21.(4)本装置适用于结冰海域，装置整体稳定性良好，支柱高度能够避免下浮体、光伏板与海冰接触，影响发电功效。
附图说明
22.图1为本发明装置采用3个下浮体的总体示意图；
23.图2为本发明装置采用3个下浮体的主视图；
24.图3为本发明装置采用3个下浮体的俯视图；
25.图4为本发明装置采用3个下浮体的侧视图；
26.图中：1下浮体；2圆柱形钢管；3支柱结构；4光伏板；5系泊系统。
具体实施方式
27.下面结合附图对本发明进行进一步说明：
28.一种冰区深水光伏发电装置，包括平台结构、系泊系统、支柱结构以及光伏板，本发明的总体示意图如图1所示。
29.本发明装置以安装3个下浮体为例进行介绍。所述装置的下浮体1的长为80m、宽20m、高1m，横向依次排列。故装置整体的长为220m、宽为80m。相邻下浮体1之间采用圆柱形钢管2进行连接，所述装置的圆柱形钢管2直径为0.2m、长80m。在下浮体1上表面两端安装2个固定式圆柱形支柱结构3，支柱结构3距下浮体1端部留出1m距离，距下浮体1左右两侧留出9m距离。所述装置的支柱结构3直径为2m、高5m～10m。在下浮体1上表面圆柱形支柱结构3顶端围成的长200m、宽76m的矩形区域，共15200m2的框架内安装光伏板4。下浮体1四周安装系泊系统5，由于相邻下浮体1之间可共用部分系泊系统，系泊数减少2n-2，n为下浮体个数，故本发明装置需要安装8根。
30.以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利
的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种冰区深水浮动式光伏发电装置，其特征在于，所述的发电装置包括平台结构、系泊系统(5)、支柱结构(3)以及光伏板(4)四部分；所述的平台结构由多个装有压载水的下浮体(1)组成，下浮体(1)内的压载水量可调，用于保证确保平台结构处于水面以下；所述下浮体(1)横向依次排列，为装置整体提供支撑，相邻下浮体(1)之间采用圆柱形钢管(2)进行连接，多个下浮体(1)可同时进行平动；所述的每个下浮体(1)上表面两端安装两个固定式圆柱形支柱结构(3)；所述的所有下浮体(1)上表面圆柱形支柱结构(3)顶端围成的空间内，设置框架结构，光伏板(4)安装在该框架内；通过系泊系统(5)对发电装置总体进行固定，系泊系统(5)在使用压载水增加浮力的情况下，处于拉紧状态；系泊系统的拉紧状态可减少水面以下流动载荷所带来的负面影响；下浮体(1)之间可公用部分系泊系统(5)，减少系泊数。2.根据权利要求1所述的一种冰区深水浮动式光伏发电装置，其特征在于，所述的支柱结构(3)为光伏板(4)提供支撑，支柱结构的外型设计为圆柱形，支柱高度为5～10m，由预留间隙、当地海域潮差、海面波高三部分确定，支柱高度大于装置所处的海域的潮差，避免海冰上爬至光伏板(4)上，影响发电功效。3.根据权利要求1所述的一种冰区深水浮动式光伏发电装置，其特征在于，所述的下浮体(1)之间可公用部分系泊系统，系泊数减少2n-2，其中n为下浮体个数。

技术总结
本发明属于光伏发电领域，提供一种冰区深水浮动式光伏发电装置。包括平台结构、系泊系统、支柱结构及光伏板。多个装有压载水的方形下浮体作为平台结构、下浮体之间采用圆柱形钢管进行连接；每个下浮体上表面安装2个固定式圆柱形支柱、支柱顶端安装光伏板。平台结构既为整个装置提供支撑，又确保平台结构处于水面以下；利用系泊系统对装置总体进行固定，方形下浮体之间可公用部分系泊系统，减少系泊数；支柱结构为光伏板提供支撑，支柱高度由预留间隙、当地海域潮差、海面波高三部分确定。本发明以清洁能源作为动力来源，减少对环境产生污染；适用于结冰海域，装置整体稳定性良好，支柱高度能够避免下浮体、光伏板与海冰接触，影响发电功效。发电功效。发电功效。


技术研发人员：张大勇 纪杨 王国军 董睿 付仰华 独炳圯 岳前进
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：2023.03.17
技术公布日：2023/6/28