用于水上光伏器件的消浪装置的制作方法

1.本实用新型涉及水面漂浮光伏发电设备、漂浮光伏发电设备阵列的连接方式、消浪结构及其连接方式，具体涉及一种用于水上光伏设备的防浪消浪装置。


背景技术：

2.目前，市场上的水上光伏采用pvc浮体、不锈钢框架、光伏板的单元式组合方式。该组合方式呈现浮力的四点支撑。每个单元与单元之间的连接，采用螺栓、卡扣等刚性连接。这种连接固定使两个物体相对之间不能产生位移，但该方式会造成应力集中于固定点及其周围的位置。
3.同时，通过上述连接方式的水上光伏仅可以在水面发生波动的时候，产生些许的上下位移。这种连接方式不能使光伏单元与光伏单元之间产生较大的位移差，或者在连接点发生较大的翻转。所以，市面上普通光伏固定连接方式难以应用在海洋中。
4.由于海洋水面存在持续不断的水面波动，波动的频率、高度都远远大于陆地上湖泊中的波动规模。若出现台风天气时，波动的高度可达15m。所以在这种环境下，海洋中水上光伏应用数量远远少于内陆中的水上光伏数量。即便海洋中使用光伏，一般都采用十分厚重、体积较大的混凝土作为基础。这样使得基础建设在水上光伏的建设成本中占据比例较大，使得投资光伏发电的业主方需要更长的时间才能收回投资。相比于内陆湖泊的水上光伏十年至二十年的投资回报周期，海上光伏回报周期让大多数工程在可行性研究阶段已经使业主失去兴趣。
5.另一方面，海上的复杂环境包括：高盐环境、高冲击、污着生物附着、风载荷大等不良条件。在这种条件下，海洋区域水上光伏的光伏组件更易损坏。刚性材料及不可移动的固定连接方式，对动荷载的抵抗能力差。


技术实现要素：

6.基于上述技术背景，本发明人进行了锐意进取，提供了一种用于水上光伏器件的消浪装置，该消浪装置设置在光伏器件的周围，本实用新型所述消浪装置包括消浪组件、固定组件和支撑组件，支撑组件安装在固定组件中，消浪组件位于支撑组件和固定组件形成的腔体中，在消浪装置的周边包裹高分子聚合物材料，不但赋予该消浪装置一定的消浪作用，同时还可防止消浪结构的磨损，避免海洋环境对消浪装置的腐蚀作用，同时消浪装置围绕光伏器件可进行多层、多圈布设，内层消浪装置紧贴在光伏器件的四周，在提升光伏器件的抗风浪能力同时保持光伏阵列的整体性，外围消浪装置与内层消浪装置之间具有一定间距，通过外围消浪装置的设置可进一步减小水流冲击，避免光伏阵列被损坏。
7.本实用新型提供了一种用于水上光伏器件的消浪装置，具体地，该消浪装置设置在光伏阵列的周围；
8.该消浪装置包括内层消浪装置4和外围消浪装置5，内层消浪装置4紧贴在光伏阵列的四周，外围消浪装置5设置在内层消浪装置4的外围，并与内层消浪装置4之间存在一定
距离；
9.内层消浪装置4和外围消浪装置5均包括消浪组件1、固定组件2和支撑组件3，所述支撑组件3安装在固定组件2中，消浪组件1位于支撑组件3和固定组件2形成的腔体中。
10.所述内层消浪装置4与外围消浪装置5之间的距离为20～100m。
11.消浪组件1具有多个，消浪组件1选自球形结构、圆柱形结构、圆台组成的多面体、多个凸起的拱形结构或其他具有多个凹凸的结构中的一种或几种。
12.所述支撑组件3包括多根多节空心管，多节空心管为两根、四根、六根、八根或十根；
13.多节空心管内包含多个隔水仓。
14.多节空心管的直径为150～2000mm，多节空心管的材质为高分子聚合物。
15.每根多节空心管上设置多个固定组件2，相邻固定组件2之间的距离为1000～5000mm。
16.固定组件2的外轮廓形状选自圆形、矩形、六边形、八边形中的一种或几种；
17.固定组件2的边长为1000mm～3000mm
。
18.固定组件2内设有直径不同的圆孔，包括大圆孔21、中圆孔22和小圆孔23；
19.大圆孔21对称分布在固定组件2的最外圈，大圆孔21的个数与支撑组件3中多节空心管的个数相同，中圆孔22位于相邻大圆孔21之间，小圆孔23对称分布在中圆孔22的周围。
20.大圆孔21内径与支撑组件3的多节空心管为小间隙配合，相邻大圆孔21圆心之间的距离为500mm～1500mm；
21.中圆孔22的直径为500mm～1000mm，小圆孔23的直径为10～100mm。
22.在消浪装置的上方或四周搭载网格状墙体；
23.在支撑组件3和固定组件2形成的空腔中还包括砾石、瓦片、火山石、纤维球中的一种或几种。
附图说明
24.图1示出本实用新型一种优选实施方式水上光伏阵列及位于其四周的消浪装置；
25.图2示出本实用新型一种优选实施方式水上光伏阵列、四周消浪装置及外围消浪装置；
26.图3示出本实用新型一种优选实施方式水上光伏中消浪装置的主要示意图；
27.图4示出本实用新型一种优选实施方式水上光伏中消浪装置包含内嵌消浪组件的示意图；
28.图5示出本实用新型一种优选实施方式中消浪组件的示意图；
29.图6示出本实用新型一种优选实施方式消浪装置中固定组件的截面示意图；
30.图7示出本实用新型一种优选实施方式水上光伏组件的连接方式；
31.图8示出本实用新型一种优选实施方式地光伏浮体的组件示意图。
32.附图标号说明
33.1-消浪组件；
34.2-固定组件；
35.21-大圆孔；
36.22-中圆孔；
37.23-小圆孔；
38.3-支撑组件；
39.4-内层消浪装置；
40.5-外围消浪装置。
具体实施方式
41.下面将对本实用新型进行详细说明，本实用新型的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
42.本实用新型提供了一种用于水上光伏器件的消浪装置，该消浪装置设置在光伏阵列周围，所述光伏阵列整体呈矩形，包括多个依次横向和纵向排列的光伏浮体，所述光伏浮体包括光伏组件和光伏载体，如图8所示，光伏组件水平或呈一定角度安装在光伏载体上。光伏载体一方面为光伏组件提供浮力，同时光伏载体的四周安装连接结构，该连接结构套装在钢索上，使相邻的光伏浮体通过钢索进行连接，其连接方式如图7所示，套装的连接方式使光伏组件可沿钢索的径向进行转动，提高对风浪的抵御能力。
43.消浪装置将光伏阵列包围在其中，消浪装置围绕光伏阵列可进行多层、多圈布设，优选地，消浪装置包括内层消浪装置4和外围消浪装置5，内层消浪装置4紧贴在光伏阵列的四周，如图1所示，提升光伏阵列抗风浪能力，保持光伏阵列的整体性。外围消浪装置5设置在内层消浪装置4的外围，并与内层消浪装置4之间存在一定距离，可有效消减水流冲击，减少光伏阵列受到冲击，避免损坏光伏阵列，如图2所示。
44.所述内层消浪装置4与外围消浪装置5之间的距离为20～100m，优选为40～80m，更优选为50m。
45.通过内外层消浪装置的设置，提高对光伏阵列的消浪作用，减小海浪对光伏阵列的冲击力，使其可应用于风浪频率高和高浪地区，弥补一般水上光伏无法应用于此场景的短板。
46.所述内层消浪装置4和外围消浪装置5均包括消浪组件1、固定组件2和支撑组件3，所述支撑组件3安装在固定组件2中，消浪组件1位于支撑组件3和固定组件2形成的腔体中，如图4所示。
47.所述消浪装置的周边包裹高分子聚合物材料，具有耐腐蚀的优点，不但赋予该消浪装置一定的消浪作用，同时还可防止消浪结构的磨损，有效避免海洋环境中的化学腐蚀、生物腐蚀、电化学腐蚀等，此外，高分子材料具有一定的弹性，对于海浪冲击所造成的动载荷具有一定的耐受性。
48.消浪组件1具有多个，消浪组件1选自球形结构、圆柱形结构、圆台组成的多面体、多个凸起的拱形结构或其他具有多个凹凸的结构中的一种或几种，优选选自圆台组成的多面体、多个凸起的拱形结构或其他具有多个凹凸的结构中的一种或几种，如图5所示。
49.消浪组件为上述结构，特别是多面体结构时，水流进入后进行不规则反射，进而消减水流的冲击力，减少进入内部的水流波动。
50.为了防止消浪组件1对于消浪结构的磨损，消浪组件的边、角、凸起部分等均被高分子聚合物材料包裹。
51.所述支撑组件3包括多根多节空心管，空心管相较于实心管密度小，可保证浮力。多节空心管为两根、四根、六根、八根或十根空心管，多节空心管的根数优选为四根。
52.优选地，多节空心管内包含多个隔水仓，可存储空气并保证浮力，当某个隔水仓漏水时，其它隔水仓不会受到影响。
53.更优选地，多节空心管的直径为150～2000mm，优选为200～1000mm，多节空心管的材质优选为高分子聚合物，其强度高于8mpa静压强度，保证强度的同时具有一定的弹性，对于海浪冲击所造成的动载荷具有良好的耐受性。
54.多节空心管采用无缝连接，形成一体化的管体，避免连接部分承受过大的冲击力，提高消浪装置的消浪作用。
55.每根多节空心管上设置多个固定组件2，使得多根空心管之间的相对位置保持不变。相邻固定组件2之间的距离为1000mm～5000mm，优选为1500mm～2500mm。
56.所述固定组件2的外轮廓形状选自圆形、矩形、六边形、八边形中的一种或几种，优选选自圆形、矩形中的一种或两种，更优选为正方形。
57.固定组件2的边长为1000mm～3000mm，优选为2000mm～2500mm，更优选为2000mm～2200mm。
58.根据本实用新型一种优选地实施方式，固定组件2内设有直径不同的圆孔，包括大圆孔21、中圆孔22和小圆孔23，如图6所示。
59.大圆孔21位于固定组件2的最外圈，大圆孔21对称分布，大圆孔21的个数与支撑组件3中多节空心管的个数相同，如图6所示，用于安装支撑组件3。
60.支撑组件3组成消浪装置的外围结构，该结构力学强度大于水上光伏主体材料力学强度，可为光伏阵列提供支撑力。同时将支撑组件3设置在固定组件的最外围，不但可以防止消浪组件1从消浪装置中滑落，同时为整个消浪装置提供主要的支持力。
61.优选地，大圆孔21内径与支撑组件3的多节空心管为小间隙配合，避免多节空心管在大圆孔中发生相对位移，相邻大圆孔21圆心之间的距离为500mm～1500mm，优选为1000mm～1500mm。
62.中圆孔22位于相邻大圆孔21之间，如图6所示，中圆孔22的直径为500mm～1000mm，优选为800mm～1000mm。
63.小圆孔23位于中圆孔22的周围，且对称分布，如图6所示，小圆孔23的直径为10～100mm，优选为50～100mm。
64.中圆孔22和小圆孔23在本实用新型中主要用于贯穿小型管体、电缆信号传输线、不锈钢丝绳等，避免贯穿内部的小型管体或电缆信号传输线受到外力的挤压、拉扯，以及相互之间发生缠结，同时可以节省固定组件2的材料使用，有效减低成本。
65.此外，当支撑组件3的多节空心管、小型管体、电缆信号传输线、不锈钢丝绳等需要维修时，可将数根不锈钢丝绳贯穿在固定组件2中的小圆孔23中，确保固定组件2无法进行位移。更换或安装管体时，将管体插入固定组件2的孔洞中，通过支撑组件3和固定组件2的固定连接，得到如图4所示的消浪装置。
66.更优选地，大圆孔21对称分布在固定组件2的四角上，如图6所示，支撑组件2包括四根多节空心管，支撑组件2的多节空心管由上至下两两排列。
67.根据本实用新型一种优选地实施方式，在消浪装置的上方或四周搭载网格状墙
体，如图3所示，不仅可以阻挡水中垃圾或提供维护时行走的平台，同时可进一步减小水流冲击的能量，避免光伏阵列被水流冲击破坏。
68.在本实用新型一种优选地实施方式中，在支撑组件3和固定组件2形成的空腔中，还包括砾石、瓦片、火山石、纤维球中的一种或几种，进一步减小水流波动。
69.本实用新型所具有的有益效果：
70.(1)本实用新型采用钢丝绳为主体，将水上光伏模块与模块之间串联起来，并承担主要承力结构，同时在其外围设置防浪装置，大大增强了水上光伏对于水上波浪所造成动载荷的抵御能力；
71.(2)本实用新型所述防浪装置包括内外两层防浪装置，内层防浪装置和外层防浪装置均采用数根高分子聚合物材料的管体组成支撑组件，该结构力学强度大于水上光伏主体材料的力学强度，可为光伏阵列提供支持力，同时支撑组件的管体之间放置消浪结构，达到消减水流冲击，减少光伏阵列受到的冲击，避免发生损坏等可能；
72.(3)本实用新型采用的结构方式，牢固且成本低于混凝土打桩等固定方式，可用于海上使用，其可根据实际情况，外围防浪装置可进行多层、多圈布设；
73.(4)本实用新型所述的外部防浪装置易拆卸、安装，海上风浪冲击力大，风化磨损强，外部防浪装置可一体化安装、拆卸，通过更换易损件可有效延长光伏阵列的使用寿命；
74.(5)本实用新型所述防浪装置可应用于风浪频率高或浪高地区的水上光伏，弥补一般水上光伏无法在此类场景中应用的短板。
75.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于本实用新型工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
76.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接普通；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
77.以上结合了优选的实施方式对本实用新型进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本实用新型进行多种替换和改进，这些均落入本实用新型的保护范围内。

技术特征：
1.一种用于水上光伏器件的消浪装置，其特征在于，消浪装置设置在光伏阵列的周围；该消浪装置包括内层消浪装置(4)和外围消浪装置(5)，内层消浪装置(4)紧贴在光伏阵列的四周，外围消浪装置(5)设置在内层消浪装置(4)的外围，并与内层消浪装置(4)之间存在一定距离；内层消浪装置(4)和外围消浪装置(5)均包括消浪组件(1)、固定组件(2)和支撑组件(3)，所述支撑组件(3)安装在固定组件(2)中，消浪组件(1)位于支撑组件(3)和固定组件(2)形成的腔体中。2.根据权利要求1所述的消浪装置，其特征在于，所述内层消浪装置(4)与外围消浪装置(5)之间的距离为20～100m。3.根据权利要求1所述的消浪装置，其特征在于，消浪组件(1)具有多个，消浪组件(1)选自球形结构、圆柱形结构、圆台组成的多面体、多个凸起的拱形结构或具有多个凹凸的结构中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的消浪装置，其特征在于，所述支撑组件(3)包括多根多节空心管，多节空心管为两根、四根、六根、八根或十根；多节空心管内包含多个隔水仓。5.根据权利要求4所述的消浪装置，其特征在于，多节空心管的材质为高分子聚合物。6.根据权利要求4所述的消浪装置，其特征在于，每根多节空心管上设置多个固定组件(2)，相邻固定组件(2)之间的距离为1000mm～5000mm。7.根据权利要求1所述的消浪装置，其特征在于，固定组件(2)的外轮廓形状选自圆形、矩形、六边形、八边形中的一种或几种。8.根据权利要求1所述的消浪装置，其特征在于，固定组件(2)内设有直径不同的圆孔，包括大圆孔(21)、中圆孔(22)和小圆孔(23)；大圆孔(21)对称分布在固定组件(2)的最外圈，大圆孔(21)的个数与支撑组件(3)中多节空心管的个数相同，中圆孔(22)位于相邻大圆孔(21)之间，小圆孔(23)对称分布在中圆孔(22)的周围。9.根据权利要求8所述的消浪装置，其特征在于，大圆孔(21)内径与支撑组件(3)的多节空心管为小间隙配合，小圆孔(23)的直径为10～100mm。10.根据权利要求1所述的消浪装置，其特征在于，在消浪装置的上方或四周搭载网格状墙体；在支撑组件(3)和固定组件(2)形成的空腔中还包括砾石、瓦片、火山石、纤维球中的一种或几种。

技术总结
本实用新型提供了一种用于水上光伏器件的消浪装置，消浪装置设置在光伏阵列的周围，消浪装置围绕光伏器件可进行多层、多圈布设，其包括内层消浪装置(4)和外围消浪装置(5)，内层消浪装置(4)紧贴在光伏阵列的四周，在提升光伏器件的抗风浪能力同时保持光伏阵列的整体性，外围消浪装置(5)设置在内层消浪装置(4)的外围，并与内层消浪装置(4)之间存在一定距离；通过外围消浪装置的设置可进一步减小水流冲击，避免光伏阵列被损坏，在消浪装置的周边包裹高分子聚合物材料，不但赋予该消浪装置一定的消浪作用，同时还可防止消浪结构的磨损，避免海洋环境对消浪装置的腐蚀作用。避免海洋环境对消浪装置的腐蚀作用。避免海洋环境对消浪装置的腐蚀作用。


技术研发人员：徐云友 贺欣 刘文博 王晶晶 秦文静 郑爽 李林昊
受保护的技术使用者：百奥源环境科技（浙江）有限公司
技术研发日：2022.08.17
技术公布日：2023/3/21