一种半潜式离岸海上漂浮太阳能平台

1.本发明涉及大型海上光伏发电结构物技术领域，尤其涉及一种半潜式离岸海上漂浮太阳能平台。


背景技术：

2.新能源产业对于减污降碳协同增效、促进经济社会发展全面绿色转型、实现生态环境质量改善具有重要意义。
3.近年来，相关产业方兴未艾，水上光伏发电作为最具代表性的一种，具有节约土地资源、提高光照利用率等优点。目前，根据光伏组件的支撑方式主要可分为：桩基承载式和水上漂浮式，由于成本限制，前者多应用于浅水区域，后者则具有更广阔的发展空间，广泛适用于水深较深、塌陷区等其他水域。漂浮式水上光伏系统主要由光伏阵列、浮体与支架、逆变器以及锚泊系统等组成。我国关于漂浮式水上光伏的研究起步较晚，目前多以科研示范项目为主，纵观漂浮式水上光伏的相关研究，其重点多数在于：锚泊系统、极端环境下的结构安全性分析、光伏布置形式、多模块结构形式等。
4.当前由于水体面积、项目成本等因素的限制，现存的漂浮式水上光伏项目规模较小，但乘着全球对于能源市场的新要求与各国政府出台的双碳政策，对于光伏项目的需求将快速扩大，且随着相关研究的深入与技术不断成熟，项目成本将逐步减少，漂浮式水上光伏项目的商业化、规模化必定依赖于多模块的结构形式，以减少运营和维护的成本。关于多模块结构形式的主要难题存在于：
5.单个子模块(阵列)的建设形式：纵观国内外的漂浮式水上光伏项目，多数结构形式为浮箱式漂浮光伏系统或支架式浮箱漂浮系统，前者将光伏系统与浮箱直接固结，具有模块化的优点，避免引入支架，整体重量较低，但造价较高；后者中浮箱仅提供浮力，而光伏系统与浮箱之间设有支架，但其存在较多连接节点，施工难度较大。
6.因此，本领域的技术人员致力于开发一种半潜式离岸海上漂浮太阳能平台，能够在保证发电效率的基础上，提升整体结构的运动稳定性及结构安全性。


技术实现要素：

7.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何根据发电任务实现单个子模块的自由拼接，同时可以进行简便安装、拆卸，且装置本身造价较低。
8.为实现上述目的，本发明提供了一种半潜式离岸海上漂浮太阳能平台，包括光伏板、上层甲板、立柱、横撑、力传感器、必要连接构件，其中，所述太阳能平台整体框架设计为半潜式，所述上层甲板为正三角形，所述上层甲板与所述立柱垂直连接；所述立柱与所述横撑垂直连接；所述上层甲板安放所述光伏板，用于提供安装与维修空间。
9.进一步地，所述上层甲板设计由钢板拼接而成，内部中空。
10.进一步地，所述立柱为浮箱形式的圆柱，具有一定的壁厚，内部中空。
11.进一步地，所述立柱的下端没入水中以提供整体结构所需的浮力。
12.进一步地，所述立柱内部中空，包括侧立柱和主立柱；三个所述侧立柱以所述主立柱为中心呈正三角形布置。
13.进一步地，三个所述侧立柱之间通过所述横撑连接。
14.进一步地，所述横撑的直径小于所述立柱的直径，所述横撑的长度为所述立柱的高度的两倍。
15.进一步地，所述漂浮太阳能平台作为单个模块能够自由拼接实现更大结构的组装。
16.进一步地，所述单个模块配备系泊设备以针对不同工作海域满足特定需求。
17.进一步地，所述漂浮太阳能平台为钢制。
18.与现有技术相比，本发明至少具有如下有益技术效果：
19.本发明结构设计简单、功能丰富，针对传统的海上光伏发电平台适用性较窄的缺点，做了改进和提升；通过将整体实验装置细化为一定功率的单个模块，创新结构形式和形状，使得装置可以根据发电任务实现单个子模块的自由拼接，同时可以进行简便安装、拆卸，且装置本身造价较低，具有较高的经济效益。
20.以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
21.图1是本发明的一个较佳实施例的正视图；
22.图2是本发明的一个较佳实施例的斜视图；
23.图3是本发明的一个较佳实施例的立柱示意图；
24.图4是本发明的一个较佳实施例的横撑示意图。
具体实施方式
25.以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
26.在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
27.如图1所示，是本发明的一个较佳实施例的正视图，整体包括：光伏板、上层甲板、立柱、横撑、力传感器、外部系泊设备和必要连接构件等组成，整体框架设计为半潜式，上层甲板与立柱和横撑整体相连接，作为光伏发电项目的半潜平台，上层甲板可用于安放光伏板，同时提供必要的安装与维修空间。如图2所示，是本发明的一个较佳实施例的斜视图。
28.上层甲板设计为正三角形，由一定的钢板拼接而成，内部中空，其上可安置光伏发电板组块，下端由立柱支撑。
29.如图3所示，是本发明的一个较佳实施例的立柱示意图。立柱主要包含了pontoon(浮箱)形式的圆柱，具有一定的壁厚，同样保持中空形式，立柱的下端没入水中以提供整体结构所需的浮力。
30.如图4所示，是本发明的一个较佳实施例的横撑示意图。横撑主要与立柱的底部相固结，以相互连接立柱，横撑的直径相较立柱较细，但其长度可至立柱高度的两倍。
31.整体结构全部设计为中空箱型形式，主要是为了降低整体结构的重量，同时可降低整体结构的制造成本，同时由于结构上甲板为三角，可通过单个模块的自由拼接实现更大结构的组装，单个模块同样可以配备必要的系泊设备以针对不同工作海域满足特定需求。
32.表1为本实施例的相关结构尺寸，整体结构为钢制，钢材密度为7850kg/m3。
33.表1结构尺寸
34.上层甲板边长50m整体高度12.5m上层甲板总重20t设计吃水7.466m下部立柱高度11.5m重心(水线面以下高度)0.946m下部立柱直径1.2m横稳性高1.2634m横撑长度22m纵稳性高1.26316m横撑直径0.3m结构总重52.705t
35.表2为本实施例的设计工作海域的工况。
36.表2设计工作海域工况
[0037][0038][0039]
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。


技术特征：
1.一种半潜式离岸海上漂浮太阳能平台，其特征在于，包括光伏板、上层甲板、立柱、横撑，其中，所述太阳能平台整体框架设计为半潜式，所述上层甲板为正三角形，所述上层甲板与所述立柱垂直连接；所述立柱与所述横撑垂直连接；所述上层甲板安放所述光伏板，用于提供安装与维修空间。2.如权利要求1所述的半潜式离岸海上漂浮太阳能平台，其特征在于，所述上层甲板设计由钢板拼接而成，内部中空。3.如权利要求1所述的半潜式离岸海上漂浮太阳能平台，其特征在于，所述立柱为浮箱形式的圆柱，具有一定的壁厚，内部中空。4.如权利要求3所述的半潜式离岸海上漂浮太阳能平台，其特征在于，所述立柱的下端没入水中以提供整体结构所需的浮力。5.如权利要求4所述的半潜式离岸海上漂浮太阳能平台，其特征在于，所述立柱内部中空，包括侧立柱和主立柱；三个所述侧立柱以所述主立柱为中心呈正三角形布置。6.如权利要求5所述的半潜式离岸海上漂浮太阳能平台，其特征在于，三个所述侧立柱之间通过所述横撑连接。7.如权利要求1所述的半潜式离岸海上漂浮太阳能平台，其特征在于，所述横撑的直径小于所述立柱的直径，所述横撑的长度为所述立柱的高度的两倍。8.如权利要求1所述的半潜式离岸海上漂浮太阳能平台，其特征在于，所述漂浮太阳能平台作为单个模块能够自由拼接实现更大结构的组装。9.如权利要求8所述的半潜式离岸海上漂浮太阳能平台，其特征在于，所述单个模块配备系泊设备以针对不同工作海域满足特定需求。10.如权利要求1所述的半潜式离岸海上漂浮太阳能平台，其特征在于，所述漂浮太阳能平台为钢制。

技术总结
本发明公开了一种半潜式离岸海上漂浮太阳能平台，涉及大型海上光伏发电结构物技术领域，包括光伏板、上层甲板、立柱、横撑，其中，所述太阳能平台整体框架设计为半潜式，所述上层甲板为正三角形，所述上层甲板与所述立柱垂直连接；所述立柱与所述横撑垂直连接；所述上层甲板安放所述光伏板，同时提供安装与维修空间。本发明通过将整体实验装置细化为一定功率的单个模块，使得装置可以根据发电任务实现单个子模块的自由拼接，同时可以进行简便安装、拆卸，且装置本身造价较低，具有较高的经济效益。益。益。


技术研发人员：田新亮 张宇 程正顺 温斌荣 李欣 张显涛
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：2023.02.17
技术公布日：2023/6/28