海上漂浮装置和海上光伏系统的制作方法

1.本公开涉及光伏发电领域，具体地，涉及一种海上漂浮装置和海上光伏系统。


背景技术：

2.海上光伏发电是一种将光伏板漂浮在海上，以用于吸收太阳能而发电的技术。目前，用于安装光伏板的海上漂浮装置主要有两种，分别为柔性光伏板用漂浮装置和硬性光伏板用漂浮装置。
3.柔性光伏板用漂浮装置的特点是光伏板紧贴水面，水的冷却效应，可以将光伏板的发电效率提升，然而柔性光伏板用漂浮装置紧贴水面，因此材料本身柔软，在海浪长时间作用下容易发生疲劳破坏，并且在较大风浪作用下容易出现较大变形导致柔性光伏电池损坏。硬性光伏板漂用浮装置的特点是光伏板安装在箱式浮体上，箱式浮体相互连接形成光伏阵列，这种漂浮式光伏装置虽然解决了柔性光伏板用漂浮装置的缺陷，但是其长期经受海浪冲击，容易损坏或者容易被风和海浪打翻。为了解决硬性光伏板用漂浮装置容易被风和海浪打翻的问题，相关技术中，通常在硬性光伏板用漂浮装置的浮体中灌水或者增设重量块来提升装置稳定性，但是变相增加了整体装置的重量。


技术实现要素：

4.本公开的目的是提供一种海上漂浮装置和海上光伏系统，以至少部分地解决相关技术中存在的问题。
5.为了实现上述目的，本公开提供一种海上漂浮装置，用于承载光伏板，所述漂浮装置包括：漂浮部和固定部，其中，所述漂浮部包括：第一漂浮体，用于漂浮在海面，且包括第一漂浮圈和连接在所述第一漂浮圈的内圈的第一拉网，所述第一拉网用于布置电气件；第二漂浮体，用于安装所述光伏板，且设置在所述第一漂浮体的上方；以及支撑部，包括多个支撑在所述第一漂浮体和所述第二漂浮体之间的支撑杆，所述固定部包括：多个用于固定在海床的锚固桩；和多个连接在相应的锚固桩和所述第一漂浮体之间的绳索，其中，所述漂浮部设置成在自漂浮和承载所述光伏板漂浮时，所述第一拉网位于海面的上方。
6.可选地，所述第二漂浮体包括第二漂浮圈和连接在所述第二漂浮圈的内圈的第二拉网，所述第二拉网的背离所述支撑杆的一侧用于安装所述光伏板。
7.可选地，所述第一漂浮圈和所述第二漂浮圈相同，所述第一拉网和所述第二拉网相同。
8.可选地，多个所述支撑杆在周向等距地支撑在所述第一漂浮圈和所述第二漂浮圈之间。
9.可选地，所述第一漂浮圈和所述第二漂浮圈由钢材制成，多个所述支撑杆分别与所述第一漂浮圈和所述第二漂浮圈焊接。
10.可选地，所述第一漂浮圈和所述第二漂浮圈为空腔式。
11.可选地，所述第一拉网和所述第二拉网由多个钢索组成，其中，所述第一漂浮圈和
所述第二漂浮圈分别设置有用于调节所述钢索松紧度的调节件。
12.可选地，多个所述支撑杆配置为长度可调。
13.可选地，还包括设置在所述绳索上的缓冲装置，所述缓冲装置配置为在所述绳索受到的拉力达到预设值时变形以阻止所述拉力增大。
14.根据本公开的第二个方面，提供一种海上光伏系统，包括光伏板和上述的海上漂浮装置，其中，所述光伏板安装在所述第二漂浮体。
15.通过上述技术方案，将电气件布置在第一拉网上，由于第一拉网位于整个漂浮部的下侧，因此，可以有效降低海上漂浮装置的重心，使其更加稳定，无需额外增设重量块而导致漂浮装置整体重力增大。多个支撑杆310间隔布置也可以降低海浪拍打漂浮装置时的受力面积，能够进一步提升装置的稳定性。此外，由于在漂浮时，第一拉网120位于海面的上方，可以避免电气件长时间浸泡在海水中而存在安全隐患。
16.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
17.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
18.图1是根据本公开示例性示出的一种海上漂浮装置的主视方向的剖视图；
19.图2是图1示出的海上漂浮装置的俯视图。
20.附图标记说明
21.100-第一漂浮体；110-第一漂浮圈；120-第一拉网；200-第二漂浮体；210-第二漂浮圈；220-第二拉网；300-支撑部；310-支撑杆；400-固定部；410-锚固桩；420-绳索；500-缓冲装置。
具体实施方式
22.以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
23.在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词“上”、“下”是基于相关部件实际使用的方向定义的，例如：第二漂浮体设置在第一漂浮体的“上方”指的是该海上漂浮装置在使用时，第一漂浮体漂浮在海面上，而第二漂浮体相较于第一漂浮体位于远离海面一侧，其距离海面具有一定距离；第一拉网位于海面的“上方”指的是，在第一漂浮圈漂浮在海面上时，第一拉网的高度高于海平面，即不浸泡在海水中。“内”、“外”是针对相应零部件的本身轮廓而言的，例如：连接在第一漂浮圈的“内圈”的第一拉网指的是第一拉网的四周部分与第一漂浮圈连接，且第一拉网的整体布置在第一漂浮圈所环绕形成的闭合空间中。
24.除此之外，在本公开中，使用的术语“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。
25.参照图1-图2，根据本公开的第一个方面，提供一种海上漂浮装置，用于承载光伏板，包括：漂浮部和固定部400。其中，漂浮部包括用于漂浮在海面的第一漂浮体100、用于安装光伏板且设置在第一漂浮体100的上方的第二漂浮体200，以及设置在所述第一漂浮体
100和所述第二漂浮体200之间的支撑部300。将光伏板设置在远离海面的第二漂浮体200上，可以减少海浪对光伏板的拍打，提升光伏板的使用寿命。支撑部包括多个支撑在第一漂浮体100和第二漂浮体200之间的支撑杆310，本公开不对支撑杆310的数量和结构进行限制，其数量可以是10个、20个等；其形状可以是圆柱体、也可以是长条六面体等。固定部400包括多个用于固定在海床的锚固桩410和多个连接在相应的锚固桩410和第一漂浮体100之间的绳索420，本公开不对锚固桩410的数量作限制，其可以是四个、五个等。其中，第一漂浮体100包括第一漂浮圈110和连接在第一漂浮圈110的内圈的第一拉网120，第一拉网120用于布置电气件，漂浮部设置成在自漂浮和承载光伏板漂浮时，第一拉网120位于海面的上方。这里，电气件可以指的是与光伏板配套使用的任何相关设备，其自身具有一定防水保护，本公开不对其组成作具体限制。
26.需要解释的是，上述的“漂浮部设置成在自漂浮和承载光伏板漂浮时，第一拉网120位于海面的上方”指的是该海上漂浮装置在使用时，第一拉网120是位于海平面的上方，即不浸没在水中，以能够防止电气件长时间浸在水中出现安全问题。为了实现该技术效果，可以针对性地将各部件的形状、体积、材料密度适配，在设计制作时需要保证第一漂浮圈110的位于所述第一拉网120下方的部分的排开海水的重力大于漂浮部的重力(包括光伏板的重力)。这里，需要说明的是，本实施例中，固定部400作用在漂浮部上的力远小于漂浮体的重力和所受的浮力，上述的“保证第一漂浮圈110的位于所述第一拉网120下方的部分的排开海水的重力大于漂浮部的重力”是忽略了绳索420受到的浮力和自身的重力。在固定部400对漂浮装置的整体浮力和重力影响较大时(例如绳索420的重力或者浮力严重不平衡时)，也需要将绳索420受到的浮力和绳索420自身的重力计算在内，即第一漂浮圈110的位于所述第一拉网120下方的部分的排开海水的重力加上绳索420的排开海水的重力之和大于漂浮部和绳索420的重力之和。此外，关于排开海水的重力需要根据实际使用的海域的海水密度进行计算，本公开对此不作限制，只要最终满足该漂浮装置置于海中时，第一拉网120位于海面上方即可。
27.本公开不对绳索420的材料和长度作限制，其是根据设计荷载和漂浮体的允许位移确定的。绳索420可以是由钢丝制成，或者高分子材料制成。每个绳索420分别连接在与其对应的一个锚固桩410和第一漂浮体100之间，以确保漂浮体不会随海浪流走，方便管理。
28.如上文所述，第一拉网120连接在第一漂浮体100的内圈指的是第一拉网120的主体部分位于第一漂浮体100所环绕形成的闭合空间中，第一拉网120的四周部分与第一漂浮体100连接。本公开并不限制第一拉网120与第一漂浮体100的连接位置，例如，在上下方向上(靠近和远离海面的方向)，第一拉网120的四周部分可以是连接在第一漂浮体100的靠上的部分。或者也可以连接在第一漂浮体100的靠中间的部分。再或者，其也可以是连接在第一漂浮体100的靠下的部分。
29.在本公开的实施例中，第一漂浮圈110可以构造为圆环状，如此设计，相较于多边形结构在受到海浪拍打时，其能够更好的将拍打力化解和吸收，使得装置整体更加稳定，不易被海浪打翻。
30.通过使用上述技术方案，将电气件布置在第一拉网120上，由于第一拉网120位于整个漂浮部的下侧，因此，可以有效降低海上漂浮装置的重心，使其更加稳定，无需额外增设重量块而导致漂浮装置整体重力增大。此外，多个支撑杆310间隔布置也可以降低海浪拍
打漂浮装置时的受力面积，能够进一步提升装置的稳定性。由于在漂浮时，第一拉网120位于海面的上方，可以避免电气件长时间浸泡在海水中而存在安全隐患。
31.参照图1-图2，在本公开的实施例中，第二漂浮体200可以包括第二漂浮圈210和连接在第二漂浮圈210的内圈的第二拉网220，第二拉网220的背离支撑杆310的一侧用于安装光伏板。由于光伏板安装在第二拉网220的背离支撑杆310的一侧(距离海平面有一定距离)，可以减少海浪对光伏板的拍打，提升其使用寿命。此外，将光伏板设置在该位置可以为下侧的电气件起到遮阴作用，避免长时间被阳光直射温度升高，存在安全隐患或者减少使用寿命。
32.通过将光伏板安装在第二漂浮体200上，在发生意外情况导致支撑杆310和第一漂浮体100浸入海平面以下时，第二漂浮体200可以为光伏板提供浮力，避免其浸水，可以起到二次保护作用。与第一拉网120相似地，第二拉网220连接在第二漂浮圈210的内圈指的是第二拉网220的主体部分位于第二漂浮体200所环绕形成的闭合空间中，第二拉网220的四周部分与第二漂浮体200连接。
33.为了降低生产和采购的难度，在本公开的实施例中，第一漂浮圈110和第二漂浮圈210可以相同，第一拉网120和第二拉网220可以相同。如此设计，在生产和采购时，无需区分第一漂浮圈110和第二漂浮圈210、第一拉网120和第二拉网220，有效降低工艺成本和工艺难度。
34.参照图1-图2，在本公开的实施例中，多个支撑杆310可以在周向等距地支撑在第一漂浮圈110和第二漂浮圈210之间。如此设计，可以使第一漂浮圈110和第二漂浮圈210的受力更加平均，有利于提升海上漂浮装置的稳定性。关于相邻的两个支撑杆310之间的间距可以根据实际承载能力进行适应性设计。
35.为了降低海上漂浮装置整体的重量，在本公开的实施例中，支撑杆310可以构造为空心结构。此外，在其他的一些实施例中，也可以通过减少支撑杆310的数量来降低漂浮装置的重量。
36.为了提升海上漂浮装置的使用强度，避免在海浪作用下变形，影响其使用寿命，在本公开的实施例中，第一漂浮圈110和第二漂浮圈210可以由钢材制成，多个支撑杆310可以分别与第一漂浮圈110和第二漂浮圈210焊接(在这种情况下，支撑杆310也未金属材料)。此外，在其他的一些实施例中，支撑杆310也可以通过螺栓、螺钉等连接在第一漂浮圈110和第二漂浮圈210之间，本公开对此不作限制。
37.在本公开的实施例中，多个支撑杆310可以配置为长度可调。具体地，其可以是伸缩杆结构。在使用时可以根据浪高、第二漂浮体200的质量以及支撑杆310的允许变形量进行伸长或者缩短。
38.当海上漂浮装置受到海浪瞬时冲击作用时，绳索420内力会急剧增加，为防止瞬时冲击导致绳索420被拉断，参照图1-图2，在本公开的实施例中，海上漂浮装置还可以包括设置在绳索420上的缓冲装置500，缓冲装置500配置为在绳索420受到的拉力达到预设值时变形以阻止拉力增大。本公开不对该预设值进行限制，其可以是根据绳索420的实际情况适应性设计的。
39.本公开不对缓冲装置500进行限制，例如，在本公开的实施例中，其可以连接在绳索420上的弹簧，在绳索420受到的拉力超过预设值时，弹簧发生形变以阻止该拉力增大。此
外，在其他的一些实施例中，该缓冲装置500也可以是具有一定弹力的橡胶绳。
40.为了进一步降低海上漂浮装置的自身重力，在本公开的实施例中，第一漂浮圈110和第二漂浮圈210可以为空腔式。此外，在其他的一些实施例中，为了能够保证第一漂浮圈110和第二漂浮圈210的强度，避免发生变形。可以在其内部填充有密度较小的支撑材料，例如泡沫等。
41.在本公开的实施例中，第一拉网120和第二拉网220可以分别由多个钢索组成，即多个钢索交错走线以形成对应的拉网。第一拉网120和第二拉网220的规格参数是可以根据安装在其上的设备(电气件、光伏板等)荷载及钢索的允许变形量而确定的。其中，第一漂浮圈110和第二漂浮圈210可以分别设置有用于调节第一拉网120和第二拉网220松紧度的调节件。通过调节件可以根据实际需求对钢索进行拉紧或者放松，以满足不同的使用情况。除了上述的钢索外，在其他的一些实施例中，第一拉网120和第二拉网220还可以是由多个拉杆形成，本公开对此不作限制。
42.本公开不对上述调节件进行限制，例如，在本公开的实施例中，调节件可以是设置在第一漂浮圈110和第二漂浮圈210上的多个花篮螺栓，花篮螺栓的背离漂浮圈的一侧连接对应的钢索，以能够通过调节花篮螺栓而调节钢索的松紧度。
43.根据本公开的第二个方面，提供一种海上光伏系统，包括光伏板和上述的海上漂浮装置，其中，光伏板可以安装在第二漂浮体200。由于该海上光伏系统具有上述海上漂浮装置的所有有益效果，这里不再赘述。
44.以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
45.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
46.此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

技术特征：
1.一种海上漂浮装置，用于承载光伏板，其特征在于，所述漂浮装置包括：漂浮部和固定部，其中，所述漂浮部包括：第一漂浮体，用于漂浮在海面，且包括第一漂浮圈和连接在所述第一漂浮圈的内圈的第一拉网，所述第一拉网用于布置电气件；第二漂浮体，用于安装所述光伏板，且设置在所述第一漂浮体的上方；以及支撑部，包括多个支撑在所述第一漂浮体和所述第二漂浮体之间的支撑杆，所述固定部包括：多个用于固定在海床的锚固桩；和多个连接在相应的锚固桩和所述第一漂浮体之间的绳索，其中，所述漂浮部设置成在自漂浮和承载所述光伏板漂浮时，所述第一拉网位于海面的上方。2.根据权利要求1所述的海上漂浮装置，其特征在于，所述第二漂浮体包括第二漂浮圈和连接在所述第二漂浮圈的内圈的第二拉网，所述第二拉网的背离所述支撑杆的一侧用于安装所述光伏板。3.根据权利要求2所述的海上漂浮装置，其特征在于，所述第一漂浮圈和所述第二漂浮圈相同，所述第一拉网和所述第二拉网相同。4.根据权利要求2所述的海上漂浮装置，其特征在于，多个所述支撑杆在周向等距地支撑在所述第一漂浮圈和所述第二漂浮圈之间。5.根据权利要求4所述的海上漂浮装置，其特征在于，所述第一漂浮圈和所述第二漂浮圈由钢材制成，多个所述支撑杆分别与所述第一漂浮圈和所述第二漂浮圈焊接。6.根据权利要求2所述的海上漂浮装置，其特征在于，所述第一漂浮圈和所述第二漂浮圈为空腔式。7.根据权利要求2所述的海上漂浮装置，其特征在于，所述第一拉网和所述第二拉网由多个钢索组成，其中，所述第一漂浮圈和所述第二漂浮圈分别设置有用于调节所述第一拉网和所述第二拉网松紧度的调节件。8.根据权利要求1-5中任一项所述的海上漂浮装置，其特征在于，多个所述支撑杆配置为长度可调。9.根据权利要求1所述的海上漂浮装置，其特征在于，还包括设置在所述绳索上的缓冲装置，所述缓冲装置配置为在所述绳索受到的拉力达到预设值时变形以阻止所述拉力增大。10.一种海上光伏系统，其特征在于，包括光伏板和权利要求1-9任一项所述的海上漂浮装置，其中，所述光伏板安装在所述第二漂浮体。

技术总结
本公开涉及一种海上漂浮装置和海上光伏系统，漂浮装置包括：漂浮部和固定部，漂浮部包括：第一漂浮体，包括第一漂浮圈和连接在第一漂浮圈的内圈的第一拉网，第一拉网用于布置电气件；第二漂浮体，用于安装光伏板；以及支撑部，包括多个支撑在第一漂浮体和第二漂浮体之间的支撑杆，固定部包括：多个用于固定在海床的锚固桩；和多个连接在锚固桩和第一漂浮体之间的绳索，漂浮部设置成在自漂浮和承载光伏板漂浮时，第一拉网位于海面的上方。将电气件布置在第一拉网，可以降低漂浮装置的重心，且多个支撑杆间隔布置也可以降低海浪拍打时的受力面积，进而有效提升装置的稳定性。第一拉网位于海面上方，可以避免电气件长时间泡水而导致安全隐患。致安全隐患。致安全隐患。


技术研发人员：郭昌锋 孙魁 汤洋
受保护的技术使用者：国华能源投资有限公司
技术研发日：2023.05.18
技术公布日：2023/8/9