一种海上光伏支架结构的制作方法

1.本发明涉及光伏支架结构及基础领域，特别是涉及一种海上光伏支架结构。


背景技术：

2.我国各沿海省份着手重点发展海洋光伏产业。随省级能源建设相关政策的落地，将进一步保障新能源装机规模增长，推动海上光伏的规模化发展，因此布局“环渤海”“沿黄海”两大千万千瓦级海上光伏基地。规划建设鲁北盐碱滩涂地千万千瓦级风光储输一体化基地和鲁西南采煤沉陷区“光伏+”基地。到2025年，光伏发电装机达到6500万千瓦，其中海上光伏1200万千瓦左右。
3.国内目前已有一些滩涂(潮间带)的光伏项目得到实施，由于海上水深大，波浪、海流、潮汐、海冰等外部荷载对结构影响大，光伏支架及基础的造价大幅升高，使离岸距离较远的真正意义上的海上项目，目前还没有成功的案例。
4.因此需要一种能够适应海洋环境、方便海上施工作业、工程造价相对较低的光伏支架结构形式。现有技术中一般单桩支架结构形式的水面固定式光伏，管桩作为基础，上部为三角型支撑钢结构，一般用于鱼塘、静水湖面等场景中，但应用于海上时具有多个问题：其采用冷弯薄壁型钢结构，整体结构强度低，耐腐蚀性较差，对于海上恶劣环境的抵抗能力较弱；支架桩基础一般为单桩基础，在海洋环境中，承受波浪、潮汐、水流、浮冰等外部环境荷载的能力弱，考虑成本因素，增大桩径或者采用大型钢桩成本过高；支架安装、组件安装以及光伏组件接线，均需要投入大量人力，对于地面或者鱼塘、静水湖面等是可行的，但对于海上施工安装作业，受风浪影响，大量人员在海上施工安装作业，安全风险大，作业难度高。
5.因此，现有技术中的光伏支架结构的具有强度低、抵御海上风浪环境荷载差、不便于海上安装施工，造价高的缺点。


技术实现要素：

6.本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种海上光伏支架结构，能够解决技术问题：现有技术中的光伏支架结构的具有强度低、抵御海上风浪环境荷载差、不便于海上安装施工，造价高的缺点。
7.为了实现上述目的，本发明提供一种海上光伏支架结构，包括多个管桩和多个固定交叉呈网状结构的横向钢桁架和纵向钢桁架；
8.所述网状结构内还设置有多个同时连接所述横向钢桁架和所述纵向钢桁架的平面支撑；
9.所述横向钢桁架的上弦杆和纵向钢桁架的上弦杆上均固定设有檩托，所述檩托可拆固定连接有檩条，光伏组件安装在檩条上；
10.所述横向钢桁架或所述纵向钢桁架上竖直固定设置有多个立柱，所述立柱的下部固定插设在所述管桩上部。
11.作为优选方案，所述管桩外部与所述横向钢桁架或所述纵向钢桁架的底部之间连接有支撑。
12.作为优选方案，所述管桩外部套设有抱箍结构，所述抱箍结构包括呈圆弧状箍设在所述管桩外部的左抱箍和右抱箍，所述左抱箍和右抱箍均包括圆弧状的抱箍本体和与所述抱箍本体一体成型的位于所述抱箍本体两侧的两个挑耳，所述左抱箍的挑耳和所述右抱箍的挑耳相对布置，且所述抱箍本体两侧的挑耳均通过第一紧固件固定连接；
13.所述抱箍本体一侧的挑耳上具有延伸段，所述支撑的一端通过第二紧固件固定连接在所述延伸段上；
14.所述横向钢桁架或所述纵向钢桁架的底部固定连接节点板，所述节点板与所述支撑固定连接。
15.作为优选方案，所述节点板上和所述支撑的一端上预留有安装孔，所述安装孔内安装有第三紧固件。
16.作为优选方案，所述管桩的内侧上部水平固定设有封板，所述封板与所述管桩内部上部形成插槽，所述立柱的下部插设在所述插槽内，所述立柱周围的插槽内还浇筑有灌浆料。
17.作为优选方案，所述檩条为c型檩条或者z型檩条。
18.作为优选方案，所述光伏组件上设置有用于固定光伏组件的组件压块。
19.作为优选方案，所述纵向钢桁架上预留有电缆通道和检修通道。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
21.本发明的海上光伏支架结构包括多个管桩和多个固定交叉呈网状结构的横向钢桁架和纵向钢桁架；网状结构内还设置有多个同时连接横向钢桁架和纵向钢桁架的平面支撑；横向钢桁架的上弦杆和纵向钢桁架的上弦杆上均固定设有檩托，檩托可拆固定连接有檩条，光伏组件安装在檩条上；横向钢桁架或纵向钢桁架上均竖直固定设置有多个立柱，管桩的内侧上部水平固定设有封板，封板与管桩内部上部形成插槽，立柱的下部插设在插槽内，立柱周围的插槽内还浇筑有混凝土。立柱与管桩一一对应，采用多个管桩定位横向钢桁架和纵向钢桁架能够提高光伏支架结构的强度，抵御海上风浪环境荷载强；采用多个横向钢桁架和纵向钢桁架的连接能够将大面积的号上光伏支架结构分模块布置，在厂房、加工好多个模块，直接运输至海上，在具体安装时将立柱与管桩直接插设并浇筑混凝土即可固定安装光伏支架结构，施工难度低，不需要投入大量的人力物力，造价低，避免海上作业具有的安装风险大、作业难度高的风险。
附图说明
22.图1是本技术海上光伏支架结构的示意图；
23.图2是本技术海上光伏支架结构的安装示意图；
24.图3是立柱与管桩的安装示意图；
25.图4是光伏组件的安装示意图；
26.图5是抱箍与支撑的安装示意图；
27.图6是图5的俯视图；
28.图7是支撑与横向钢桁架的安装示意图；
29.图8是本技术海上光伏支架结构的组合示意图。
30.图中，1、管桩，2、横向钢桁架，3、纵向钢桁架，4、平面支撑，5、檩托，6、檩条，7、立柱，8、封板，9、桁架支撑，10、抱箍结构，101、抱箍本体，102、延伸段，11、节点板，12、组件压块，13、光伏组件，14、第一紧固件，15、第二紧固件，16、第三紧固件。
具体实施方式
31.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
32.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。
33.本发明的海上光伏支架结构的优选实施例，具体参阅图1至图8所示，包括多个管桩1和多个固定交叉呈网状结构的横向钢桁架2和纵向钢桁架3，横向钢桁架2和纵向钢桁架3之间焊接固定连接，各个管桩1竖直固定在对应位置的海里面；网状结构内还设置有多个同时连接横向钢桁架2和纵向钢桁架3的平面支撑4，以增加结构平面内刚度；平面支撑4具体为板状或者杆状结构，与横向钢桁架2和纵向钢桁架3焊接固定连接或者螺栓固定连接。横向钢桁架2或纵向钢桁架3具体为三角形桁架。
34.横向钢桁架2的上弦杆和纵向钢桁架3的上弦杆上均固定设有檩托5，檩托5可拆固定连接有檩条6，光伏组件13安装在檩条6上，具体安装时，檩条上方采用螺栓或者压块、或者压块加螺栓方式，安装光伏组件13；横向钢桁架2或纵向钢桁架3上均竖直固定设置有多个立柱7，管桩1的内侧上部水平固定设有封板8，封板8与管桩1内部上部形成插槽，立柱7的下部插设在插槽内，立柱7周围的插槽内还浇筑有灌浆料。立柱7的具体尺寸可根据上部荷载与桩顶的连接受力要求确定，南北向挑出一定长度。
35.本的海上光伏支架结构的支撑基础采用管桩1，管桩1采用钢桩或预应力管桩1作为上部光伏支架四角的支撑，相邻的支架可利用相邻的桩基作为支点。支架立柱7与桩基连接可采用两种方式：一是利用钢桩或管桩1中空的部分，在靠近管桩1头往下1m～2m的位置设置封板8，将立柱7插入管桩1中空的部分，然后灌浆，将立柱7与桩基连接起来；二是在桩顶设置钢封板8，支架吊装到位后，采用现场焊接连接。
36.钢桩或者混凝土管桩1的直径和长度，可根据所在海域的海港水文条件，以及地质条件确定，并根据有关腐蚀情况采取相应的措施。
37.本技术的光伏支架结构立柱7与管桩1一一对应，采用多个管桩1定位横向钢桁架2和纵向钢桁架3能够提高光伏支架结构的强度，抵御海上风浪环境荷载强；采用多个横向钢桁架2和纵向钢桁架3的连接能够将大面积的号上光伏支架结构分模块布置，在厂房、加工好多个模块，直接运输至海上，在具体安装时将立柱7与管桩1直接插设并浇筑混凝土即可固定安装光伏支架结构，施工难度低，不需要投入大量的人力物力，造价低，避免海上作业
具有的安装风险大、作业难度高的风险。
38.在本技术的具体实施例中，光伏支架上部结构采用钢材，q235，q355、q420、q460等不同强度等级的钢材均可；下部的管桩1可采用钢管桩、高强预应力管桩；檩条6具体为c型檩条6或者z型檩条6。
39.其中，当支架设计跨度比较大，为了减小桁架的构件尺寸，节约用钢量，根据需要还可以设置支撑弦杆的支撑9，管桩1外部与横向钢桁架2或纵向钢桁架3的底部之间连接有支撑9。
40.进一步的，支撑9具体的连接为：管桩1外部套设有抱箍结构10，抱箍结构10具体包括呈圆弧状箍设在管桩1外部的左抱箍和右抱箍，左抱箍和右抱箍均包括圆弧状的抱箍本体101和与抱箍本体101一体成型的位于抱箍本体101两侧的两个挑耳，左抱箍的挑耳和右抱箍的挑耳相对布置，且抱箍本体101两侧的挑耳均通过第一紧固件14固定连接，拧紧第一紧固件14，即可将抱箍固定在管桩1上；抱箍本体101一侧的挑耳上具有延伸段102，支撑9的一端通过第二紧固件15固定连接在延伸段102上；其中，支撑9的端部与延伸段102的端部对应位置均具有第一安装孔，以用于第二件的安装。
41.同时，横向钢桁架2或纵向钢桁架3的底部固定连接节点板11，节点板11与横向钢桁架2或纵向钢桁架3焊接固定；节点板11与支撑9固定连接。
42.本技术的具体实施例中，第一紧固件14和第二紧固件15均为螺栓。节点板11上和支撑9的一端上预留有第二安装孔。第二安装孔内安装有第三紧固件16。第三紧固件16用于固定支撑9和节点板11。
43.具体实施时，网状结构的尺寸可以根据需求布置，满足整体刚度需求，可完全整体吊装，适用于大型海上光伏结构；区别于现有技术中适用于山地，水池、大棚的陆域环境，整体尺度小的光伏支架结构。
44.如图7所示，本技术的海上光伏支架结构可联排布置，可根据所在海域地块情况、结构受力分析考虑联排长度；联排设置的支架，相邻支架间可预留一定间距，一般不小于0.5m，并在相邻支架下弦杆上设置钢格栅爬梯，用于前后检修走道间联通
45.其中，纵向钢桁架3上预留有电缆通道和检修通道；也可以在靠近电缆通道的位置设置连接件用于安装直流汇流箱或者组串式逆变器。
46.本技术的光伏支架结构的具体施工安装：网状结构可采用工厂分段加工好后，运输到码头，在现场完成钢桁架的组拼焊接；若整体结构尺寸较小，也可以在工厂完成整体焊接，直接运至码头；在码头完成支架焊接拼装后，可在码头直接将组件、逆变器或直流汇流箱安装于支架上，并完成相应的接线和调试工作，交流电缆或汇流的直流电缆可安放并固定在支架电缆通道之上；完成支架及组件等设备安装后，可整体运输至海上光伏场区，进行吊装安装；支架安装就位后进行支架立柱7与桩顶的连接；完成后，在进行相关电缆辐射工作。
47.本技术的光伏支架结构采用工厂加工，码头拼装，组件均在岸上安装在支架上之后，整体船运至光伏场区进行吊装，海上作业所需人员数量少、时间短，解决了海上作业相对困难，作业窗口期段，工期、质量难以保证的问题。
48.同时，光伏支架采用横向钢桁架2和纵向钢桁架3，强度高，刚度大，结构稳定性好，抵御大风、暴雪等恶劣天气灾害的能力强，安全性更有保障；充分利用光伏支架的桁架空
间，在横向钢桁架2设置电缆通道，施工期可以方便的进行直流低压电缆安装接线，运维期也兼做检修走道，方便运维检修。并且整体桩基数量少，对于打桩效率相对较低，作业窗口期短的海上作业来说，更能够保障工期，同时整体的打桩成本更低；光伏区排布，可采用多个光伏阵列模块排成一行组成一个光伏分区，箱变设置于一端，分区规整，排列清晰，没有低压电缆的前后排接线，线损低、施工安装便利，极大的方便运维管理。
49.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种海上光伏支架结构，其特征在于，包括多个管桩和多个固定交叉呈网状结构的横向钢桁架和纵向钢桁架；所述网状结构内还设置有多个同时连接所述横向钢桁架和所述纵向钢桁架的平面支撑；所述横向钢桁架的上弦杆和纵向钢桁架的上弦杆上均固定设有檩托，所述檩托可拆固定连接有檩条，光伏组件安装在檩条上；所述横向钢桁架或所述纵向钢桁架上竖直固定设置有多个立柱，所述立柱的下部固定插设在所述管桩上部。2.如权利要求1所述的海上光伏支架结构，其特征在于，所述管桩外部与所述横向钢桁架或所述纵向钢桁架的底部之间连接有支撑。3.如权利要求2所述的海上光伏支架结构，其特征在于，所述管桩外部套设有抱箍结构，所述抱箍结构包括呈圆弧状箍设在所述管桩外部的左抱箍和右抱箍，所述左抱箍和右抱箍均包括圆弧状的抱箍本体和与所述抱箍本体一体成型的位于所述抱箍本体两侧的两个挑耳，所述左抱箍的挑耳和所述右抱箍的挑耳相对布置，且所述抱箍本体两侧的挑耳均通过第一紧固件固定连接；所述抱箍本体一侧的挑耳上具有延伸段，所述支撑的一端通过第二紧固件固定连接在所述延伸段上；所述横向钢桁架或所述纵向钢桁架的底部固定连接节点板，所述节点板与所述支撑固定连接。4.如权利要求3所述的海上光伏支架结构，其特征在于，所述节点板上和所述支撑的一端上预留有安装孔，所述安装孔内安装有第三紧固件。5.如权利要求1所述的海上光伏支架结构，其特征在于，所述管桩的内侧上部水平固定设有封板，所述封板与所述管桩内部上部形成插槽，所述立柱的下部插设在所述插槽内，所述立柱周围的插槽内还浇筑有灌浆料；所述钢桁架均为焊接，檩条紧固件为螺栓，所述支撑紧固件为螺栓。6.如权利要求1所述的海上光伏支架结构，其特征在于，所述檩条为c型檩条或者z型檩条。7.如权利要求1所述的海上光伏支架结构，其特征在于，所述光伏组件上设置有用于固定光伏组件的组件压块。8.如权利要求1所述的海上光伏支架结构，其特征在于，所述纵向钢桁架上预留有电缆通道和检修通道。

技术总结
本发明公开了一种海上光伏支架结构，包括多个管桩和多个固定交叉呈网状结构的横向钢桁架和纵向钢桁架；所述网状结构内还设置有多个同时连接所述横向钢桁架和所述纵向钢桁架的平面支撑；所述横向钢桁架的上弦杆和纵向钢桁架的上弦杆上均固定设有檩托，所述檩托可拆固定连接有檩条，光伏组件安装在檩条上；所述横向钢桁架或所述纵向钢桁架上竖直固定设置有多个立柱，所述立柱的下部插设在所述管桩的内。本申请的海上光伏支架结构强度高，能够抵御海上风浪环境荷载，便于海上安装施工，造价低。低。低。


技术研发人员：武江 陈澜 周锐 周向阳 黄长华 余泽宇 易褀 王晗 马开志
受保护的技术使用者：中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/7/7