一种适应大水位变幅的水面光伏锚固系统的制作方法

1.本发明属于锚固系统技术领域，尤其涉及一种适应大水位变幅的水面光伏锚固系统。


背景技术：

2.目前阶段，太阳能光伏电站正在由陆上向水域进军。对于水上漂浮式光伏电站来说，面临的最大挑战是大水位变幅问题。由于许多现有光伏电站建在水电站处，水电站的蓄水和泄洪过程往往会带来较大的水位落差。因此，系泊系统设计中必须考虑大水位变幅问题。
3.目前最常用的方案主要有卷扬机、弹性绳等。其中，卷扬机方案是通过电气设备控制绞盘进行收放缆作业，根据水深变化主动调节缆绳长度。然而，光伏方阵的系泊线数量众多，每根系泊线都要配备卷扬机和电气控制设备，成本过高。弹性绳方案是通过尼龙绳的伸缩被动适应水深的变化。然而，该方案的缺点在于：1、为了满足伸缩量的需求，尼龙绳必须具有足够的长度，这会对材料成本和总布置带来挑战；2、尼龙绳过多的被动伸长容易带来过高的张力，还会导致系泊系统刚度特性的变化。


技术实现要素：

4.本发明目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种适应大水位变幅的水面光伏锚固系统，能够防止弹性绳受到过大的载荷，在一定范围内减小弹性绳发生蠕变后对系泊系统带来的影响。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
6.一种适应大水位变幅的水面光伏锚固系统，其特征在于：包括布置在光伏方阵四周的系泊结构，系泊结构包括锚固基础、浮球和弹性系统，弹性系统的一端与浮球相连，弹性系统的另一端与光伏方阵相连，锚固基础与浮球之间设置连接绳结构以连接二者。锚固系统中设置有浮球，可以使缆绳顶端始终与水平面保持较小的夹角，因此光伏方阵浮体受到缆绳拉力的向下分力较小，在极端环境下，可有效防止光伏板没入水下，保证了发电模块的安全。锚固系统无需配备额外的绞车或者任何电气控制设备，材料成本低，安装施工简单，可有效节约成本。
7.连接绳结构包括靠近锚固基础的锚链和靠近浮球的反悬链线锚缆，锚链和反悬链线锚缆通过连接件连接，反悬链线锚缆包括缆绳和柔性套筒，柔性套筒套于缆绳上。反悬链线锚缆，对弹性绳的伸缩量起到有效的补偿作用，一方面可以防止弹性绳受到过大的载荷，另一方面可以在一定范围内减小弹性绳发生蠕变后对系泊系统带来的影响。连接件可以为卡扣、锁扣等结构。反悬链线锚缆的缆绳材料可以选用钢缆或者合成纤维缆绳。柔性套筒为空心圆柱形轻质材料，密度小于水，通过绑扎在缆绳外围，为反悬链线锚4提供净浮力，使其在水中呈现反悬链线构型。
8.进一步，锚链包括卧底段和悬链线段，锚链上设有若干配重块。配重块与卧底段锚
链的连接形式有悬挂式、嵌入式等，可以根据实际需要灵活选择。配重块的作用是防止卧底段的锚链在极端条件下被完全拉起的可能，从而最大程度上减少锚固基础受到的上拔力作用。此外，也可以通过增加锚链总长度的方以防止锚固基础受到上拔力，避免走锚风险。
9.进一步，浮球的内侧设有加强筋。浮球为钢制或高强度塑料制成，内部设置加强筋提高强度。
10.进一步，浮球的顶部和底部均设有挂耳。其中底部的挂耳连接反悬链线锚缆，上顶部的耳连接弹性系统。当水位降低时，浮球可以部分露出水面，当水位升高时，浮球可以全部没入水中，充当中水浮筒。
11.进一步，锚固基础包括锚块和设置在锚块底部的剪力键，锚块设有连接环以便于锚块与连接绳结构连接。锚块的形式包括水泥锚块和钢制锚块等，在卧底段锚链长度具有足够安全裕量的情况，且有把握保证锚固基础不会受到上拔力载荷，此时锚固基础的形式也可以选用大抓力锚。
12.进一步，弹性系统为弹性绳，分别连接浮球和光伏方阵。弹性绳的材料通常为尼龙缆绳，具有较低的弹性模量，可以实现较大幅度的伸缩，用于补偿水位的变化。在实际使用中，应当根据实际的水深变化幅度，选择合适的弹性绳长度和直径，以满足使用需求。
13.进一步，弹性系统包括弹性绳、滑轮和连接绳，弹性绳的两端分别连接浮球和滑轮，连接绳的一端与光伏方阵固定连接，另一端穿过滑轮再与光伏方阵固定连接。采用这种布置结构，可以起到减小缆绳张力，分散缆绳对浮体的系泊力，缩短缆绳长度的有益效果。
14.本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
15.本发明提供了一种适应大水位变幅的水面光伏锚固系统，可以适用于水深变化剧烈的情况，系泊缆的构型可以自动适应水位落差变化，满足不同水深下光伏方阵的系泊定位需求，使用节能，非常值得推广。
附图说明
16.下面结合附图对本发明作进一步说明：
17.图1为本发明一种适应大水位变幅的水面光伏锚固系统与光伏方阵连接的结构示意图；
18.图2为本发明中系泊结构的结构示意图；
19.图3为本发明中锚链的结构示意图；
20.图4为图3中c处的结构放大图；
21.图5为本发明中反悬链线锚缆的结构示意图；
22.图6为图5中a-a的剖面图；
23.图7为本发明中浮球的结构示意图；
24.图8为图7中b-b的剖面图；
25.图9为本发明中弹性系统实施例一的结构示意图；
26.图10为本发明中弹性系统实施例二的结构示意图；
27.图11为本发明中锚固基础的结构示意图。
28.图中，1-系泊结构；2-光伏方阵；3-锚固基础；4-浮球；5-弹性系统；6-锚链；7-反悬链线锚缆；8-连接件；9-缆绳；10-柔性套筒；11-卧底段；12-悬链线段；13-配重块；14-加强
筋；15-挂耳；16-锚块；17-剪力键；18-连接环；19-弹性绳；20-滑轮；21-连接绳。
具体实施方式
29.如图1至图11所示，为本发明一种适应大水位变幅的水面光伏锚固系统，包括布置在光伏方阵2四周的系泊结构1，系泊结构1包括锚固基础3、浮球4和弹性系统5，弹性系统5的一端与浮球4相连，弹性系统5的另一端与光伏方阵2相连，锚固基础3与浮球4之间设置连接绳结构以连接二者。锚固系统中设置有浮球4，可以使缆绳顶端始终与水平面保持较小的夹角，因此光伏方阵2浮体受到缆绳拉力的向下分力较小，在极端环境下，可有效防止光伏板没入水下，保证了发电模块的安全。锚固系统无需配备额外的绞车或者任何电气控制设备，材料成本低，安装施工简单，可有效节约成本。
30.连接绳结构包括靠近锚固基础3的锚链6和靠近浮球4的反悬链线锚缆7，锚链6和反悬链线锚缆7通过连接件8连接，反悬链线锚缆7包括缆绳9和柔性套筒10，柔性套筒10套于缆绳9上。反悬链线锚缆，对弹性绳的伸缩量起到有效的补偿作用，一方面可以防止弹性绳受到过大的载荷，另一方面可以在一定范围内减小弹性绳发生蠕变后对系泊系统带来的影响。连接件8可以为卡扣、锁扣等结构。反悬链线锚缆的缆绳9材料可以选用钢缆或者合成纤维缆绳9。柔性套筒10为空心圆柱形轻质材料，密度小于水，通过绑扎在缆绳9外围，为反悬链线锚提供净浮力，使其在水中呈现反悬链线构型。
31.锚链6包括卧底段11和悬链线段12，锚链6上设有若干配重块13。配重块13与卧底段锚链6的连接形式有悬挂式、嵌入式等，可以根据实际需要灵活选择。配重块13的作用是防止卧底段11的锚链6在极端条件下被完全拉起的可能，从而最大程度上减少锚固基础受到的上拔力作用。此外，也可以通过增加锚链6总长度的方以防止锚固基础受到上拔力，避免走锚风险。卧底段11和悬链线段12两部分的长度并非固定不变的，而是随着水位的起伏以及光伏平台的位移动态变化的。在最不利的情况下，整个锚链6将被完全拉起，此时卧底段11的长度为零，整个锚链6全部作为悬链线段12，会对锚固基础3产生一定的上拔力作用。为了保证锚固基础3的安全，避免过大的上拔力将锚固基础3拉起，在系泊系统设计中，应尽量保证在任何情况下，卧底段11的长度均不为零。只有当锚固基础3具有足够的垂向承载力的情况下，才可以允许上拔力的存在。
32.浮球4的内侧设有加强筋14。浮球4为钢制或高强度塑料制成，内部设置加强筋14提高强度。
33.浮球4的顶部和底部均设有挂耳15。其中底部的挂耳15连接反悬链线锚缆，上顶部的耳连接弹性系统5。当水位降低时，浮球4可以部分露出水面，当水位升高时，浮球4可以全部没入水中，充当中水浮筒。
34.锚固基础3包括锚块16和设置在锚块16底部的剪力键17，锚块16设有连接环18以便于锚块16与连接绳结构连接。锚块16的形式包括水泥锚块16和钢制锚块16等，在卧底段11锚链6长度具有足够安全裕量的情况，且有把握保证锚固基础3不会受到上拔力载荷，此时锚固基础3的形式也可以选用大抓力锚。底部的剪力键17可以有多种不同的形式，如预埋钢筋、钢板，水泥块凸起等，可以根据实际使用需要进行灵活选择，剪力键17的主要作用是提高锚固基础3的水平承载力，以及利用土壤的吸附作用，抵抗一部分上拔力载荷
35.如图9所示，为弹性系统5的实施例一，弹性系统5为弹性绳19，分别连接浮球4和光
伏方阵2。弹性绳19的材料通常为尼龙缆绳9，具有较低的弹性模量，可以实现较大幅度的伸缩，用于补偿水位的变化。在实际使用中，应当根据实际的水深变化幅度，选择合适的弹性绳19长度和直径，以满足使用需求。
36.如图10所示，为弹性系统5的实施例二，弹性系统5包括弹性绳19、滑轮20和连接绳21，弹性绳19的两端分别连接浮球4和滑轮20，连接绳21的一端与光伏方阵2固定连接，另一端穿过滑轮20再与光伏方阵2固定连接。采用这种布置结构，可以起到减小缆绳9张力，分散缆绳9对浮体的系泊力，缩短缆绳9长度的有益效果。
37.以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

技术特征：
1.一种适应大水位变幅的水面光伏锚固系统，其特征在于：包括布置在光伏方阵四周的系泊结构，所述系泊结构包括锚固基础、浮球和弹性系统，所述弹性系统的一端与所述浮球相连，所述弹性系统的另一端与光伏方阵相连，所述锚固基础与所述浮球之间设置连接绳结构以连接二者，所述连接绳结构包括靠近所述锚固基础的锚链和靠近所述浮球的反悬链锚缆，所述锚链和所述反悬链锚缆通过连接件连接，所述反悬链锚缆包括缆绳和柔性套筒，所述柔性套筒套于所述缆绳上。2.根据权利要求1所述的一种适应大水位变幅的水面光伏锚固系统，其特征在于：所述锚链包括卧底段和悬链线段，所述锚链上设有若干配重块。3.根据权利要求1所述的一种适应大水位变幅的水面光伏锚固系统，其特征在于：所述浮球的内侧设有加强筋。4.根据权利要求1所述的一种适应大水位变幅的水面光伏锚固系统，其特征在于：所述浮球的顶部和底部均设有挂耳。5.根据权利要求1所述的一种适应大水位变幅的水面光伏锚固系统，其特征在于：所述锚固基础包括锚块和设置在所述锚块底部的剪力键，所述锚块设有连接环以便于所述锚块与所述连接绳结构连接。6.根据权利要求1所述的一种适应大水位变幅的水面光伏锚固系统，其特征在于：所述弹性系统为弹性绳，分别连接所述浮球和光伏方阵。7.根据权利要求1所述的一种适应大水位变幅的水面光伏锚固系统，其特征在于：所述弹性系统包括弹性绳、滑轮和连接绳，所述弹性绳的两端分别连接所述浮球和所述滑轮，所述连接绳的一端与所述光伏方阵固定连接，另一端穿过所述滑轮再与所述光伏方阵固定连接。

技术总结
本发明公开了一种适应大水位变幅的水面光伏锚固系统，包括布置在光伏方阵四周的系泊结构，系泊结构包括锚固基础、浮球和弹性系统，弹性系统的一端与浮球相连，弹性系统的另一端与光伏方阵相连，锚固基础与浮球之间设置连接绳结构以连接二者，连接绳结构包括靠近锚固基础的锚链和靠近浮球的反悬链线锚缆，锚链和反悬链线锚缆通过连接件连接，反悬链线锚缆包括缆绳和柔性套筒，柔性套筒套于缆绳上。本发明能够防止弹性绳受到过大的载荷，在一定范围内减小弹性绳发生蠕变后对系泊系统带来的影响。减小弹性绳发生蠕变后对系泊系统带来的影响。减小弹性绳发生蠕变后对系泊系统带来的影响。


技术研发人员：何鑫 胡坚柯 滕楷 卢新杰 章淳建 程堂华
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2023.01.10
技术公布日：2023/5/12