一种深海半潜漂浮式光伏发电平台及其发电系统的制作方法

1.本发明涉及漂浮式光伏发电平台技术领域，特别是属于一种深海半潜漂浮式光伏发电平台及其发电系统。


背景技术：

2.现有市面上的漂浮式光伏发电平台，因无法适应海上风大浪高、海水腐蚀性强的环境，适用范围局限性较大，仅能够在无风浪的内湖或水库内安装使用，而无法在远海推广使用。在研究远海适用的漂浮式光伏发电平台的课题中发现，漂浮在水面上的漂浮式发电平台在遇到风浪会随波浪上下起伏，而容易导致每个平台的连接部分断裂，断裂的原因主要包括两个方面：一方面，现有的漂浮式光伏发电平台稳心高度极小，动力稳性极低，摇摆角度大，扶正力矩极小，稳定性极低；另一方面，现有的漂浮式光伏发电平台的连接件均为塑料材料，抗拉伸强度低，遇到大风和浪时，漂浮式光伏发电平台的连接件很容易受到损坏。因此，如何提高漂浮式光伏发电平台的结构强度，使其能够有效实现抗风、抗浪、抗摇摆、抗起伏的效果，是当下研究一种适用远海的漂浮式光伏发电平台所亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的即在于提供一种深海半潜漂浮式光伏发电平台，以达到提高漂浮式光伏发电平台的结构强度，使其能够有效实现抗风、抗浪、抗摇摆、抗起伏效果的目的。
4.本发明所提供的一种深海半潜漂浮式光伏发电平台，其特征在于，包括光伏发电组件、浮力组件和稳性组件，所述的光伏发电组件包括光伏发电板与支撑安装架，所述的支撑安装架中上部的安装板中设有若干矩阵排列的安装凹框，光伏发电板嵌入在凹框内，支撑安装架底部具有连接支架；
5.所述的浮力组件为浮体；每只浮体中间贯穿立柱；
6.所述的稳性组件为稳性平衡块和阻尼盘；稳性平衡块的下端固定阻尼盘；
7.立柱贯穿浮体，于立柱的上端，通过支架连接法兰与连接支架连接；于立柱的下端，固定连接在稳性平衡块上，其中，位于浮体上方的立柱上，沿立柱周围安装有万向法兰，两立柱万向法兰之间连接有立柱连杆；相邻立柱之间于立柱的底端通过稳性连接杆两两连接，此外，在浮体与稳性平衡块之间的立柱上设置有系泊环。
8.进一步的，所述的浮体包括有外壳，且外壳内填充有聚氨酯泡沫；浮体外壳为改性高密度聚乙烯制作。
9.进一步的，所述的稳性平衡块中，上端设置法兰，法兰连接立柱底端；稳性平衡块整体外形为钢质圆筒或拾铬钼铝板，外涂防腐材料，钢质圆筒内填充圆形铸铁块和圆形混凝土块，上、下布置。
10.进一步的，所述的光伏发电板嵌入安装在凹框中，并以l型压块固定，l型压块中一端压住光伏发电板，另一端与凹框通过螺栓连接。
11.进一步的，所述的光伏发电板在凹框内嵌入安装后的缝隙内填充有防腐结构胶。
12.进一步的，所述的光伏发电板背面设置有与之面积对应的玻璃纤维环氧树脂复合板。
13.进一步的，所述的光伏发电板距海平面最小距离大于1.6米，并与海平面呈15-20度夹角布置。
14.进一步的，所述的阻尼盘结构呈盘状，且底盘为平板，周边向上、下两侧分别形成有上、下延边。
15.进一步的，所述的系泊环至海底，以尼龙绳索连接，尼龙绳索的另一端至沉石，以系泊锚链连接。
16.本发明所提供的一种深海半潜漂浮式光伏发电平台的深海光伏发电系统，其特征在于，包括多个深海半潜漂浮式光伏发电平台，其中，所述的立柱与另一平台中的立柱之间安装连接时，万向法兰连接万向连接器，万向连接器上连接连杆，连杆的另一端连接再连接万向连接器，万向连接器连接在另一平台立柱上的万向法兰中；并组合矩阵形式的整体。
17.本发明所提供的一种深海半潜漂浮式光伏发电平台，与现有的漂浮式光伏发电平台比较，深海半潜漂浮式光伏发电平台具有以下有益效果：
18.(1)抗风：光伏发电板与海平面的夹角设计在15-20度范围内，并且使得光伏发电板距离水面最小距离1.6米，阻风面积较小，达到了有效泄风的效果。另外，在多个深海半潜漂浮式光伏发电平台组成的深海光伏发电系统，以矩阵的系泊方式，采用矩阵的四周系泊，无论任何方向的风力，均不可使矩阵随风移动。
19.(2)抗浪：由于设置了稳性连接件和阻尼盘，平台几何重心较低，浮心与重心的距离(浮重距)大于5.9米，稳心高度(稳心距)大于7.3米，当平台受波浪力的推动后，平台发生较小的倾角时，平台即产生很大的浮扶正力矩，该力矩阻止平台倾斜摇摆。无论平台发生横摇、纵摇、平摇、升沉等运动，其强大的扶正力矩均可使其保持稳定，使其摇摆角、摇摆周期及沉浮幅度能够做到极小，达到了抵抗10级风力及5米浪高，不会发生倾覆的功能；光伏发电板采用嵌入式安装方式，并通过l形压块及防腐结构胶粘合固定，能够保护光伏发电板抵抗波浪的拍打及不受平台振动的影响。另外，在光伏发电板背面附相同面积的玻璃纤维环氧树脂复合板，侧面解决了抗浪拍击对光伏发电板冲击的问题。
20.(3)抗摇摆：因半潜漂浮式平台的四只浮体连接为整体，通过四角布置浮体的设计，增大了浮面惯性矩；重心g在浮心b及稳心m的下部，通过计算，浮轴gb的大于5.9米，使稳心高度gm大于7.3米。当任何方向的波浪力周期性作用在平台时，因其浮面惯性矩和稳心距的联合作用，倾斜力矩远小于扶正力矩，消纳了波浪的作用力，最大限度的减小摇摆角度，保持平台的平衡和稳定。实现了有效抗摇摆的效果。
21.(4)抗起伏：在平台底部设置了阻尼盘，并且，将阻尼盘设置在波浪稳流层区域。平台遇浪起伏时，海水重力作用于阻尼盘，增加了平台升沉的阻力，减小了平台起伏幅度和频率。
22.(5)抗位移：系泊系统采用平台矩阵四周均匀系泊，另外，系泊锚链与尼龙绳索相结合的系泊方式，自系泊环至海底，以尼龙绳索连接，尼龙绳索的另一端至沉石，以系泊锚链连接；更加稳定。
23.(6)无损坏：每套平台之间的连接采用钢质支架与钢质万向接头相结合的连接方
式；平台任何方向的运动，都不会损坏连接件。
24.本发明提供的深海半潜漂浮式光伏发电平台，在海上实物实验数据如下：山东黄岛东7.5海里，风力5级，水深30.5米，潮流速度1.08米，浪高0.8米，摇摆角度为3度。
25.综上所述，本发明具有提高漂浮式光伏发电平台的结构强度，使其具有有效实现抗风、抗浪、抗摇摆、抗起伏的积极效果。
附图说明
26.图1为本发明的结构示意图；
27.图2为本发明的结构示意图；
28.图3为本发明的结构示意图；
29.图4为本发明光伏发电板安装的局部示意图(未示出玻璃纤维环氧树脂复合板)；
30.图5为本发明一种深海半潜漂浮式光伏发电平台的深海光伏发电系统的结构示意图；
31.图6为平台运动方向示意图。
32.图中：1、支撑安装架；2、支架连接法兰；3、立柱连杆；4、万向法兰；5、浮体；6、立柱；7、稳固连接杆；8、稳性平衡块；9；阻尼盘；10、系泊环；11、沉石。
具体实施方式
33.下面通过具体实施方式对本发明技术方案做进一步的解释说明。
34.实施例1
35.本发明所提供的一种深海半潜漂浮式光伏发电平台，其特征在于，包括光伏发电组件、浮力组件和稳性组件，所述的光伏发电组件包括光伏发电板与支撑安装架1，所述的支撑安装架1中上部的安装板中设有若干矩阵排列的安装凹框，光伏发电板嵌入在凹框内，支撑安装架1底部具有连接立柱，连接立柱底部连接有支架连接法兰2；所述的光伏发电板距海平面最小距离大于1.6米，连接立柱为4根，两侧长度不同，实现光伏发电板与海平面呈15-20度夹角布置。
36.所述的光伏发电板嵌入安装在凹框中，并以l型压块固定，l型压块中一端压住光伏发电板，另一端与凹框通过螺栓连接。
37.光伏发电板在凹框内嵌入安装后的缝隙内填充有防腐结构胶。使光伏发电板边框与凹框粘合在一起，防止光伏发电板在凹框内滑动；
38.在光伏发电板背面设置有与之面积对应的玻璃纤维环氧树脂复合板；玻璃纤维环氧树脂复合板通过螺栓与凹框的安装孔连接；玻璃纤维环氧树脂复合板采用市售产品，还可以使用钢板代替；防止波浪对光伏发电板的拍击；
39.所述的浮力组件为浮体5；每只浮体5中间贯穿立柱6；所述的浮体5包括有外壳，且外壳内填充有聚氨酯泡沫；浮体外壳为改性高密度聚乙烯制作。
40.高密度聚乙烯材料，其制造原料中加入了紫外线吸收剂、抗氧化剂和遮挡紫外线的炭黑颜料成分。阳光中含有大量的破坏聚乙烯分子结构的紫外光(波长290-460nm)，紫外线吸收剂可以将阳光中的紫外光吸收，转变为无害的能量而释放或消耗。抗氧剂是阻止聚乙烯分子与环境中的氧发生化学反应的有效物质。延长浮体使用寿命。浮体5内部填充聚氨
酯泡沫，其闭孔率达到96％。即使浮体被外力损坏，也不会吸水而下沉。
41.所述的稳性组件为稳性平衡块8和阻尼盘9；稳性平衡块8的下侧固定阻尼盘9；
42.所述的稳性平衡块8中，上端固定法兰，法兰连接立柱6底端；稳性平衡块8整体外形为钢质圆筒，钢质圆筒内填充圆形铸铁块和圆形混凝土块，上、下布置，为更加稳定，圆形铸铁块和圆形混凝土块高度各占50％；稳性平衡块的作用是产生扶正力矩；
43.所述的阻尼盘9结构呈盘状，且底盘为平板，周边向上、下两侧分别形成有上、下延边；
44.立柱6贯穿浮体5，于立柱6的上端，通过支架连接法兰2与连接支架连接；于立柱6的下端，固定连接在稳性平衡块8上，其中，位于浮体5上方的立柱6上，沿立柱6周围安装有万向法兰4，万向法兰4为现有技术中成熟结构部件，也叫万向节法兰，万向节扭矩法兰；两立柱6万向法兰4之间连接有立柱连杆3；相邻立柱6之间于立柱的底端通过稳性连接杆7两两连接，此外，在浮体5与稳性平衡块8之间的立柱6上设置有系泊环10；系泊环10上固定尼龙绳索。
45.实施例2
46.在实施例1结构基础上，本发明所提供的一种深海半潜漂浮式光伏发电平台的深海光伏发电系统，其特征在于，包括多个深海半潜漂浮式光伏发电平台，其中，所述的立柱与另一平台中的立柱6之间安装连接时，万向法兰4连接万向连接器，万向连接器上连接立柱连杆3，立柱连杆3的另一端连接再连接万向连接器，万向连接器连接在另一平台立柱6上的万向法兰4中；并组合矩阵形式的整体；系泊锚链的最下端固定有沉石。

技术特征：
1.一种深海半潜漂浮式光伏发电平台，其特征在于，包括光伏发电组件、浮力组件和稳性组件，所述的光伏发电组件包括光伏发电板与支撑安装架，所述的支撑安装架中上部的安装板中设有若干矩阵排列的安装凹框，光伏发电板嵌入在凹框内，支撑安装架底部具有连接支架；所述的浮力组件为浮体；每只浮体中间贯穿立柱；所述的稳性组件为稳性平衡块和阻尼盘；稳性平衡块的下端固定阻尼盘；立柱贯穿浮体，于立柱的上端，通过支架连接法兰与连接支架连接；于立柱的下端，固定连接在稳性平衡块上，其中，位于浮体上方的立柱上，沿立柱周围安装有万向法兰，两立柱万向法兰之间连接有立柱连杆；相邻立柱之间于立柱的底端通过稳性连接杆两两连接，此外，在浮体与稳性平衡块之间的立柱上设置有系泊环。2.根据权利要求1所述的深海半潜漂浮式光伏发电平台，其特征在于，所述的浮体包括有外壳，且外壳内填充有聚氨酯泡沫；浮体外壳为改性高密度聚乙烯制作。3.根据权利要求1所述的深海半潜漂浮式光伏发电平台，其特征在于，所述的稳性平衡块中，上端设置法兰，法兰连接立柱底端；稳性平衡块整体外形为钢质圆筒或拾铬钼铝板，外涂防腐材料，钢质圆筒内填充圆形铸铁块和圆形混凝土块，上、下布置。4.根据权利要求1所述的深海半潜漂浮式光伏发电平台，其特征在于，所述的光伏发电板嵌入安装在凹框中，并以l型压块固定，l型压块中一端压住光伏发电板，另一端与凹框通过螺栓连接。5.根据权利要求1所述的深海半潜漂浮式光伏发电平台，其特征在于，所述的光伏发电板在凹框内嵌入安装后的缝隙内填充有防腐结构胶。6.根据权利要求1所述的深海半潜漂浮式光伏发电平台，其特征在于，所述的光伏发电板背面设置有与之面积对应的玻璃纤维环氧树脂复合板。7.根据权利要求1所述的深海半潜漂浮式光伏发电平台，其特征在于，所述的光伏发电板距海平面最小距离大于1.6米，并与海平面呈15-20度夹角布置。8.根据权利要求1所述的深海半潜漂浮式光伏发电平台，其特征在于，所述的阻尼盘结构呈盘状，且底盘为平板，周边向上、下两侧分别形成有上、下延边。9.根据权利要求1所述的深海半潜漂浮式光伏发电平台，其特征在于，所述的系泊环至海底，以尼龙绳索连接，尼龙绳索的另一端至沉石，以系泊锚链连接。10.根据权利要求1所述的深海半潜漂浮式光伏发电平台的深海光伏发电系统，其特征在于，包括多个深海半潜漂浮式光伏发电平台，其中，所述的立柱与另一平台中的立柱之间安装连接时，万向法兰连接万向连接器，万向连接器上连接连杆，连杆的另一端连接再连接万向连接器，万向连接器连接在另一平台立柱上的万向法兰中；并组合矩阵形式的整体。

技术总结
本发明涉及漂浮式光伏发电平台技术领域，特别是属于一种深海半潜漂浮式光伏发电平台及其发电系统；包括光伏发电组件、浮力组件和稳性组件，所述的光伏发电组件包括光伏发电板与支撑安装架，所述的支撑安装架中上部的安装板中设有若干矩阵排列的安装凹框，光伏发电板嵌入在凹框内，支撑安装架底部具有连接支架；所述的浮力组件为浮体；每只浮体中间贯穿立柱；所述的稳性组件为稳性平衡块和阻尼盘；稳性平衡块的下端固定阻尼盘。本发明具有提高漂浮式光伏发电平台的结构强度，使其具有有效实现抗风、抗浪、抗摇摆、抗起伏的积极效果。抗起伏的积极效果。抗起伏的积极效果。


技术研发人员：李建华 郑新刚 吴广臣 王垒 张万洪
受保护的技术使用者：山东深能新能源科技有限公司
技术研发日：2023.01.10
技术公布日：2023/6/6