漂浮光伏系统及光伏阵列岛

1.本发明涉及一种漂浮光伏系统及光伏阵列岛。适用于海上光伏领域。


背景技术：

2.海上的漂浮光伏系统需要特殊的结构来抵御巨大的海浪力量。这样的系统必须足够稳定，以防止倾覆和漂移。在海上如果全部采用刚性漂浮结构，这对于光伏系统的商业使用来说过于昂贵。
3.专利公开号为cn206481252u的中国专利，一种漂浮光伏系统，提出了一个提供压载重物的浮动平台，包括间接安装在平台上的刚性太阳能组件，该平台由一个漂浮的泡沫混凝土板和一个漂浮的浮体组成，平台下通过悬挂压载重物来稳定平台结构。
4.为了使平台结构稳定，现有技术在平台下通过悬挂压载重物，但该方式使系统整体净重增加，增大的运输难度、运输成本，以及安装难度和安装成本。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种漂浮光伏系统及光伏阵列岛。
6.本发明所采用的技术方案是：一种漂浮光伏系统，其特征在于：具有浮体和安装于浮体上表面的至少一个光伏组件，所述浮体包括上层结构和位于上层结构下方的下层结构，其中上层结构采用非渗透性泡沫材料制成，下层结构采用能够吸水的渗透性泡沫材料制成。
7.所述非渗透性泡沫材料采用具有闭孔结构的聚氨酯泡沫、膨胀聚苯乙烯、聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫或氯丁橡胶。
8.所述渗透性泡沫材料的空气渗透率至少为4000l/m2，孔径在0.25-2mm之间，密度10-40kg/m3之间。
9.所述渗透性泡沫材料采用具有开孔结构的聚氨酯泡沫和乳胶泡沫橡胶。
10.所述上层结构和下层结构之间通过缠绕于上、下层结构表面的包裹膜结合成一体。
11.所述包裹膜上设有若干透水孔。
12.所述包裹膜制成膜封套，多个膜封套共同套于所述上层结构和下层结构上，使上、下层结构结合成一体。
13.所述包裹膜外侧设有多个附加套，多个附加套共同套于所述上层结构和下层结构，使上、下层结构结合成一体，多个附加套之间经附加层相连接。
14.所述浮体周边设有能将浮体与相邻浮体相连的柔性联结机构。
15.一种光伏阵列岛，其特征在于：具有若干所述的漂浮光伏系统，若干漂浮光伏系统相连形成漂浮岛体，漂浮岛体底部中心接有系泊轴，系泊轴下端经锚线固定于海床上。
16.本发明的有益效果是：本发明中浮体包括上层结构和下层结构，当浮体漂浮在水
中时，下层结构吸水至少部分或完全低于水面，同时下层结构吸收的水使浮体具有更大的惯性，而上层结构不吸收水，可以提供一个向上的浮力，因此使浮体具有更大的抗倾覆和漂移能力。
17.本发明通过下层结构吸水来稳定浮体，无需在增设压载重物，从而见系统整体的重量，进而降低运输安装难度和成本。本发明通过包裹膜将上层结构和下层结构结合成一个整体，相较于常见的采用粘合剂连接，包裹膜连接的形式具有更长的使用寿命。
附图说明
18.图1为实施例中光伏阵列岛的俯视图。
19.图2为实施例中光伏阵列岛的侧视图。
20.图3为实施例中漂浮光伏系统的结构示意图。
21.图4为实施例中膜封套的布置示意图。
22.图5、6为实施例中附加套和附加层的布置示意图。
23.图7为实施例中柔性联结机构的布置示意图。
24.1、漂浮岛体；11、漂浮光伏系统；111、下层结构；112、上层结构；113、包裹膜；113a、膜封套；114、载体薄膜；115、光伏组件；116、附加套；117、附加层；118、柔性联结机构；2、系泊轴；3、锚线。
具体实施方式
25.如图1、2所示，本实施例为一种光伏阵列岛，具有漂浮岛体和接于漂浮岛体底部中心的系泊轴，系泊轴下端经锚线固定于海床上。漂浮岛体由多个漂浮光伏系统拼接组合形成，漂浮光伏系统具有浮体，浮体上表面上安装有至少一个光伏组件。
26.如图3所示，本例中浮体包括密度都小于水的上层结构和下层结构，下层结构位于位于上层结构下方，上、下层结构的水平宽度和长度远大于其垂直厚度。
27.本实施例中上层结构采用非渗透性泡沫材料制成，非渗透性泡沫材料选自具有闭孔结构的塑料泡沫材料组，例如具有闭孔结构的聚氨酯泡沫、膨胀聚苯乙烯、聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫、氯丁橡胶；下层结构选自具有开孔结构的塑料泡沫材料组成，例如具有开孔结构的聚氨酯泡沫和乳胶泡沫橡胶，该渗透性泡沫的空气渗透率(空气渗透率是指水渗透到下层结构的泡沫材料中，从而将空气从泡沫材料的孔隙中排出的能力)至少为4000l/m2，孔径在0.25-2mm之间，密度在10-40kg/m3之间。
28.当漂浮光伏系统漂浮在水面时，下层结构吸水至其少部分或完全低于水面，下层结构吸收的水使光伏系统具有更大的惯性，上层结构不吸收水可提供一个向上的浮力，上、下结构结合使浮体具有更大的抗倾覆和漂移能力。由于浮体的上层和下层使用的材料不同，而且下层在使用过程中被水浸泡，所以两层有不同的弹性和不同的膨胀、压缩系数。例如，底层明显比顶层灵活，可以更容易地被压缩和拉伸。当浮体随着波浪冲击变形时，上层的变形总是被限制在比较小的范围内，可以保证安装在浮体上的光伏组件不会被损坏。
29.本实施例中上层结构和下层结构上下叠合在一起，形成一个整体，通过包裹于该整体外表面的包裹膜将上、下层结构紧密结合在一起。包裹膜可以使用乙烯-醋酸乙烯(eva)膜，也可以选择使用聚氯乙烯(pvc)膜，这两种类型的薄膜材料都可以通过焊接技术，
如热焊接或化学焊接，或者也可以通过纯粹的机械方式，如缝合，将它们连接在一起，从而避免使用粘合剂或其他紧固件。
30.本例中由于下层结构需要能够吸收水，对包裹膜有一定的透水要求，比较简单的做法是在包装膜上设置若干透水孔或仅包裹部分下层结构，将其排列时留有空隙，这样当浮体插入水中时就能透过透水孔或空隙吸水。
31.图4为实施例中包裹膜的一个布置形式，该形式中将包裹膜安排在膜封套中，膜封套套于上、下层结构叠合形成的整体结构上，使上、下层结构紧密结合，相邻膜封套之间边缘不重叠，留有足够大的空隙。本例中薄膜盖各自在(预)张力下钩在一起，使两端位于上侧，然后化学粘合在一起，由此每个薄膜盖形成一个封闭的环形薄膜(膜封套)，其中卷绕方向与图4中画的zoy平行，各个薄膜盖在图4中画出的x轴方向上各自有相对的运动自由。
32.图5、6为实施例中包裹膜的另一个布置形式，该形式中包裹膜包裹在上、下层结构叠合形成的整体结构上，包裹膜外侧设有多个附加套，套于上、下层结构叠合形成的整体结构上，使上、下层结构紧密结合，多个附加套之间经附加层相连接。附加层端部被牢固地连接到末端的一个附加套的顶部或底部，附加层沿x轴方向与各个附加套向连接，附加套之间留有间隙，附加套连接内侧的包裹膜，附加层在底部活动，并不紧贴包裹膜，以这种方式可以实现必要的运动自由。
33.如图7所示，本实施例中在浮体周边设有柔性联结机构，通过柔性联结机构可将相邻浮体连接。柔性联结机构采用具有钩状闭合的闭合元件，其形式为条状的封闭条，漂浮光伏系统通过封闭条能与相邻漂浮光伏系统上的封闭条配合实现两系统连接，从而可将多个漂浮光伏系统连接起来，形成一个光伏阵列岛。
34.本实施例中光伏组件可采用刚性光伏组件或柔性光伏组件，刚性光伏组件可以直接安装在浮体上，也可以安装在连接到浮体的架子上；柔性光伏组件可以直接安装在浮体上的，例如经载体薄膜安装在浮体的包裹膜上，载体薄膜通过焊接或缝合各层来实现与包裹膜连接。

技术特征：
1.一种漂浮光伏系统，其特征在于：具有浮体和安装于浮体上表面的至少一个光伏组件，所述浮体包括上层结构和位于上层结构下方的下层结构，其中上层结构采用非渗透性泡沫材料制成，下层结构采用能够吸水的渗透性泡沫材料制成。2.根据权利要求1所述的漂浮光伏系统，其特征在于：所述非渗透性泡沫材料采用具有闭孔结构的聚氨酯泡沫、膨胀聚苯乙烯、聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫或氯丁橡胶。3.根据权利要求1所述的漂浮光伏系统，其特征在于：所述渗透性泡沫材料的空气渗透率至少为4000l/m2，孔径在0.25-2mm之间，密度10-40kg/m3之间。4.根据权利要求3所述的漂浮光伏系统，其特征在于：所述渗透性泡沫材料采用具有开孔结构的聚氨酯泡沫和乳胶泡沫橡胶。5.根据权利要求1所述的漂浮光伏系统，其特征在于：所述上层结构和下层结构之间通过缠绕于上、下层结构表面的包裹膜结合成一体。6.根据权利要求5所述的漂浮光伏系统，其特征在于：所述包裹膜上设有若干透水孔。7.根据权利要求5或6所述的漂浮光伏系统，其特征在于：所述包裹膜制成膜封套，多个膜封套共同套于所述上层结构和下层结构上，使上、下层结构结合成一体。8.根据权利要求5或6所述的漂浮光伏系统，其特征在于：所述包裹膜外侧设有多个附加套，多个附加套共同套于所述上层结构和下层结构，使上、下层结构结合成一体，多个附加套之间经附加层相连接。9.根据权利要求1所述的漂浮光伏系统，其特征在于：所述浮体周边设有能将浮体与相邻浮体相连的柔性联结机构。10.一种光伏阵列岛，其特征在于：具有若干权利要求1～9任意一项所述的漂浮光伏系统，若干漂浮光伏系统相连形成漂浮岛体，漂浮岛体底部中心接有系泊轴，系泊轴下端经锚线固定于海床上。

技术总结
本发明涉及一种漂浮光伏系统及光伏阵列岛。本发明的技术方案为一种漂浮光伏系统，其特征在于：具有浮体和安装于浮体上表面的至少一个光伏组件，所述浮体包括上层结构和位于上层结构下方的下层结构，其中上层结构采用非渗透性泡沫材料制成，下层结构采用能够吸水的渗透性泡沫材料制成。本发明适用于海上光伏领域。本发明的有益效果为：本发明中浮体包括上层结构和下层结构，当浮体漂浮在水中时，下层结构吸水至少部分或完全低于水面，同时下层结构吸收的水使浮体具有更大的惯性，而上层结构不吸收水，可以提供一个向上的浮力，因此使浮体具有更大的抗倾覆和漂移能力。体具有更大的抗倾覆和漂移能力。体具有更大的抗倾覆和漂移能力。


技术研发人员：滕楷 胡坚柯 王军 卢新杰 何鑫 章淳建
受保护的技术使用者：东南大学 南京帕偌特太阳能有限公司
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/6/26