一种漂浮式海上光伏发电支撑机构的制作方法

1.本发明涉及海上光伏发电技术领域，特别是涉及一种漂浮式海上光伏发电支撑机构。


背景技术：

2.随着全球光伏装机量的持续快速增长，光伏在不同场景下的应用不断延伸，光伏入海的行业关注度日益提升。海上光伏具有发电量高和土地占用少等特点，在陆地资源日益紧张的背景下，海上光伏将具有非常可观的前景。然而与陆地相比环境，海上环境更加严苛复杂，且海上光伏发电区域多位于水深大于20m区域，采用固定式光伏支撑结构时需要施工成本较高，无法满足海上光伏场开发的需要，目前多采用漂浮式光伏支撑系统。
3.授权公告号为cn114802627b的中国发明专利公开了一种半潜式海上光伏发电平台及海上光伏发电阵列，其在浮筒上设置较高的支撑架，将光伏板固定在支撑架的上方，从而避免海浪对冲击光伏板的底部。然而，支撑架需要耗费大量钢材，且钢材在海水浸蚀下容易受到腐蚀，导致海水发电系统的建造和维护成本较高。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：现有的漂浮式海上光伏发电支撑机构需要在附体上设置较高的钢架，来避免波浪冲击光伏板，导致漂浮式海上光伏发电支撑机构的建造和维护成本高。
5.为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种漂浮式海上光伏发电支撑机构，包括漂浮在水面上的浮体和用于将所述浮体锚泊在特定位置的锚泊机构，所述浮体呈环状，所述浮体所围合成的环形空间内设有上下间隔布置的上柔性片层和下弹性片层，所述下弹性片层和所述上柔性片层之间填充有弹性阻尼层，所述上柔性片层位于水面以上，所述上柔性片层的周侧、所述下弹性片层的周侧和所述弹性阻尼层的周侧均与所述浮体连接，多个光伏板水平间隔铺设在所述上柔性片层上。
6.作为优选方案，所述上柔性片层为弹性膜或弹性网，所述下弹性片层的弹性大于所述上柔性片层的弹性。
7.作为优选方案，所述浮体为空心金属环。
8.作为优选方案，所述浮体的上端固定有呈筒状的防越浪护板，所述防越浪护板的筒腔与所述环形空间上下相对布置。
9.作为优选方案，所述上柔性片层、所述浮体的上部和所述防越浪护板围合成开口朝上的桶状结构；
10.所述漂浮式海上光伏发电支撑机构包括排水管和缓冲水箱，所述排水管的上端与所述桶状结构的底部连通，所述排水管的下端与所述缓冲水箱的内腔连通，所述缓冲水箱的底部设有排水口。
11.作为优选方案，所述排水管为弯管。
12.作为优选方案，所述上柔性片层呈中间高、周侧低的拱形。
13.作为优选方案，所述漂浮式海上光伏发电支撑机构包括水平布置的环状运维走台，所述环状运维走台的外周侧固定在所述浮体的上端，所述环状运维走台的内周侧环绕有多个斜撑杆，各所述斜撑杆的上端均固定在所述环状运维走台的内周侧，各所述斜撑杆的下端均固定在所述浮体的内侧。
14.作为优选方案，所述漂浮式海上光伏发电支撑机构包括水平布置的第一条状运维走台和第二条状运维走台，所述第一条状运维走台和所述第二条状运维走台的中部交叉布置，所述第一条状运维走台的两端和所述第二条状运维走台的两端均固定在所述浮体上。
15.作为优选方案，所述第一条状运维走台的下端和所述第二条状运维走台的下端均与所述上柔性片层的上端抵接。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
17.本发明的漂浮式海上光伏发电支撑机构，包括漂浮在水面上的浮体和用于将浮体锚泊在特定位置的锚泊机构，浮体呈环状，浮体所围合成的环形空间内设有上下间隔布置的上柔性片层和下弹性片层，上柔性片层位于水面以上，上柔性片层的周侧和下弹性片层的周侧均连接在浮体的周侧，下弹性片层和上柔性片层之间填充有弹性阻尼层，上柔性片层的周侧、下弹性片层的周侧和弹性阻尼层的周侧均与浮体连接；下弹性片层的弹性变形和弹性阻尼层的弹性变形能够消散波浪作用力，降低波浪对上柔性片的作用；因此，本发明的漂浮式海上光伏发电支撑机构多个光伏板能够水平间隔铺设在上柔性片层上，不需要在浮体上设置用于支撑光伏板的支撑架，降低了漂浮式海上光伏发电支撑机构的建造和维护成本。
附图说明
18.图1为本发明的漂浮式海上光伏发电支撑机构的俯视图；
19.图2为本发明的漂浮式海上光伏发电支撑机构的剖视图；
20.图3为图2中处局部放大图；
21.图中，100、水平面；1、浮体；2、上柔性片层；3、下弹性片层；4、弹性阻尼层；51、环状运维走台；52、斜撑杆；53、第一条状运维走台；54、第二条状运维走台；6、防越浪护板；7、排水管；8、缓冲水箱。
具体实施方式
22.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。
23.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。
24.如图1至图3所示，本发明的漂浮式海上光伏发电支撑机构的优选实施例，包括漂浮在水面上的浮体1和用于将浮体1锚泊在特定位置的锚泊机构，浮体1呈环状，浮体1所围合成的环形空间内设有上下间隔布置的上柔性片层2和下弹性片层3，下弹性片层3和上柔性片层2之间填充有弹性阻尼层4，上柔性片层2位于水面以上，上柔性片层2的周侧、下弹性片层3的周侧和弹性阻尼层4的周侧均与浮体1连接，多个光伏板水平间隔铺设在上柔性片层2上。下弹性片层3的弹性变形和弹性阻尼层4的弹性变形能够消散波浪作用力，降低波浪对上柔性片层2的作用；因此，本发明的漂浮式海上光伏发电支撑机构多个光伏板能够水平间隔铺设在上柔性片层2上，不需要在浮体1上设置用于支撑光伏板的支撑架，降低了漂浮式海上光伏发电支撑机构的建造和维护成本。
25.具体的，本实施例中，上柔性片层2的周侧和下弹性片层3的周侧均通过多个绑扎绳与浮体1固定连接，下弹性片层3可以为弹性膜或弹性网，弹性阻尼层4为非金属连续材料且为透水不保水材料，具体的，弹性阻尼层4可以为多层弹性胶片叠合而成，也可以为整片胶板；优选地，弹性阻尼层4设有大量上下布置的网孔的橡胶板；弹性阻尼层4的周侧3通过连接件与浮体1固定连接，连接件可以为卡夹也可以为穿设在弹性阻尼层周侧的连接绳。其中，上柔性片层2为弹性膜或弹性网，下弹性片层3的弹性大于上柔性片层2的弹性。将上柔性片层2设置为弹性膜或弹性网使得上柔性片层2具有一定的弹性，多个光伏板间隔敷设在上柔性片层2上，相邻的两个光伏板之间的上柔性片层2的较光伏板更容易变形，使得各个光伏板之间形成柔性连接节点，因此在在波浪冲击时，上柔性片层2弯曲或扭曲变形，由于水具有流动性，因此将光伏板铺设在上柔性片层2上，能够将破浪对光伏板的冲击力引导至相邻的两个光伏板之间的上柔性片层2处，进一步消散波浪对光伏板底部的冲击。而且，将光伏板连接在上柔性片层2上相对于在相邻的两个光伏板之间设置铰链节点成本更低。
26.本实施例中，为保证浮体1的强度和使用寿命，浮体1为空心金属环。浮体1所围合的环形空间可以为圆形、椭圆形或多边形；本实施例中，浮体1为整体环式结构，浮体1的刚度均匀，整体受力性能优良，抵抗波浪力能力强，适应的海域更加广泛。
27.进一步地，为防止海浪冲击光伏板的上表面，本实施例中，浮体1的上端固定有呈筒状的防越浪护板6，防越浪护板6的筒腔与环形空间上下相对布置。具体的，防越浪护板6的下端与浮体1的顶部焊接固定，上柔性片层2、浮体1的上部和防越浪护板6围合成开口朝上的桶状结构；漂浮式海上光伏发电支撑机构包括排水管7和缓冲水箱8，排水管7的上端与桶状结构的底部连通，排水管7的下端与缓冲水箱8的内腔连通，缓冲水箱8的底部设有排水口，从而避免桶状结构的桶腔内积水。缓冲水箱8的设置能够避免在波浪作用下，海水由排水管道直接喷射到光伏板区域。进一步地，为防止海浪通过排水口，排水管7为弯管。将排水管7设置为弯管能够进一步提高外部波浪从排水箱流入光伏板区域的流动阻力。如图3所示，排水管7的出水口可以略低于水平面100或则高于水平面100，排水管7形成连通器结构；更进一步地，本实施例中，排水管7内设有单向阀，单向阀的开启方向为从内向外，使得桶状结构内的积水能够从排水管7排出，而桶状结构外的水无法通过排水管7流入桶状结构的桶腔中。
28.为便于排水，本实施例中，上柔性片层2呈中间高、周侧低的拱形。具体的，本实施例中弹性阻尼层4的上端面形状为中间高、周侧低的拱形，柔性片层2覆盖在弹性阻尼层4上。本发明的其他实施例中，可以在弹性阻尼层4上端设置固定架，将柔性片层2设置在固定
架上，固定架的上端面形状为中间稿、周侧低的拱形。
29.为便于维护光伏板，本实施例中，漂浮式海上光伏发电支撑机构包括水平布置的环状运维走台51，环状运维走台51的外周侧固定在浮体1的上端，环状运维走台51的内周侧环绕有多个斜撑杆52，各斜撑杆52的上端均固定在环状运维走台51的内周侧，各斜撑杆52的下端均固定在浮体1的内侧。
30.进一步地，漂浮式海上光伏发电支撑机构包括水平布置的第一条状运维走台53和第二条状运维走台54，第一条状运维走台53和第二条状运维走台54的中部交叉布置，第一条状运维走台53的两端和第二条状运维走台54的两端均固定在浮体1上。具体的，第一条状运维走台53的两端和第二条状运维走台54的两端均焊接在浮体1上，本发明的其他实施例中，第一条状运维走台53和第二条状运维走台54可以设置为多个。
31.其中，第一条状运维走台53的下端和第二条状运维走台54的下端均与上柔性片层2的上端抵接。第一条状运维走台53的下端和第二条状运维走台54不仅能够起到供维护人员通行的作用，而且能够向上柔性片层2提供反向支撑力，进一步提高漂浮式海上光伏发电支撑机构的抗波浪冲击性。
32.本实施例中，锚泊机构可以采用带有水平浮子，配合重力锚的固定方式。
33.综上，本发明的漂浮式海上光伏发电支撑机构的优选实施例，包括漂浮在水面上的浮体1和用于将浮体1锚泊在特定位置的锚泊机构，浮体1呈环状，浮体1所围合成的环形空间内设有上下间隔布置的上柔性片层2和下弹性片层3，下弹性片层3和上柔性片层2之间填充有弹性阻尼层4，上柔性片层2位于水面以上，上柔性片层2的周侧、下弹性片层3的周侧和弹性阻尼层4的周侧均与浮体1连接，多个光伏板水平间隔铺设在上柔性片层2上。下弹性片层3的弹性变形和弹性阻尼层4的弹性变形能够消散波浪作用力，降低波浪对上柔性片层2的作用；因此，本发明的漂浮式海上光伏发电支撑机构多个光伏板能够水平间隔铺设在上柔性片层2上，不需要在浮体1上设置用于支撑光伏板的支撑架，降低了漂浮式海上光伏发电支撑机构的建造和维护成本。
34.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：
1.一种漂浮式海上光伏发电支撑机构，其特征在于，包括漂浮在水面上的浮体(1)和用于将所述浮体(1)锚泊在特定位置的锚泊机构，所述浮体(1)呈环状，所述浮体(1)所围合成的环形空间内设有上下间隔布置的上柔性片层(2)和下弹性片层(3)，所述下弹性片层(3)和所述上柔性片层(2)之间填充有弹性阻尼层(4)，所述上柔性片层(2)位于水面以上，所述上柔性片层(2)的周侧、所述下弹性片层(3)的周侧和所述弹性阻尼层(4)的周侧均与所述浮体(1)连接，多个光伏板水平间隔铺设在所述上柔性片层(2)上。2.根据权利要求1所述的漂浮式海上光伏发电支撑机构，其特征在于，所述上柔性片层(2)为弹性膜或弹性网，所述下弹性片层(3)的弹性大于所述上柔性片层(2)的弹性。3.根据权利要求1所述的漂浮式海上光伏发电支撑机构，其特征在于，所述浮体(1)为空心金属环。4.根据权利要求1所述的漂浮式海上光伏发电支撑机构，其特征在于，所述浮体(1)的上端固定有呈筒状的防越浪护板(6)，所述防越浪护板(6)的筒腔与所述环形空间上下相对布置。5.根据权利要求4所述的漂浮式海上光伏发电支撑机构，其特征在于，所述上柔性片层(2)、所述浮体(1)的上部和所述防越浪护板(6)围合成开口朝上的桶状结构；所述漂浮式海上光伏发电支撑机构包括排水管(7)和缓冲水箱(8)，所述排水管(7)的上端与所述桶状结构的底部连通，所述排水管(7)的下端与所述缓冲水箱(8)的内腔连通，所述缓冲水箱(8)的底部设有排水口。6.根据权利要求5所述的漂浮式海上光伏发电支撑机构，其特征在于，所述排水管(7)为弯管。7.根据权利要求1所述的漂浮式海上光伏发电支撑机构，其特征在于，所述上柔性片层(2)呈中间高、周侧低的拱形。8.根据权利要求1所述的漂浮式海上光伏发电支撑机构，其特征在于，所述漂浮式海上光伏发电支撑机构包括水平布置的环状运维走台(51)，所述环状运维走台(51)的外周侧固定在所述浮体(1)的上端，所述环状运维走台(51)的内周侧环绕有多个斜撑杆(52)，各所述斜撑杆(52)的上端均固定在所述环状运维走台(51)的内周侧，各所述斜撑杆(52)的下端均固定在所述浮体(1)的内侧。9.根据权利要求1所述的漂浮式海上光伏发电支撑机构，其特征在于，所述漂浮式海上光伏发电支撑机构包括水平布置的第一条状运维走台(53)和第二条状运维走台(54)，所述第一条状运维走台(53)和所述第二条状运维走台(54)的中部交叉布置，所述第一条状运维走台(53)的两端和所述第二条状运维走台(54)的两端均固定在所述浮体(1)上。10.根据权利要求9所述的漂浮式海上光伏发电支撑机构，其特征在于，所述第一条状运维走台(53)的下端和所述第二条状运维走台(54)的下端均与所述上柔性片层(2)的上端抵接。

技术总结
本发明涉及海上光伏发电技术领域，特别是涉及一种漂浮式海上光伏发电支撑机构，包括漂浮在水面上的浮体和用于将浮体锚泊在特定位置的锚泊机构，浮体呈环状，浮体所围合成的环形空间内设有上下间隔布置的上柔性片层和下弹性片层，上柔性片层的周侧和下弹性片层的周侧均连接在浮体的周侧，下弹性片层和上柔性片层之间填充有弹性阻尼层，上柔性片层的周侧、下弹性片层的周侧和弹性阻尼层的周侧均与浮体连接；下弹性片层的弹性变形和弹性阻尼层的弹性变形能够消散波浪作用力，降低波浪对上柔性片的作用，不需要在浮体上设置用于支撑光伏板的支撑架，降低了漂浮式海上光伏发电支撑机构的建造和维护成本。构的建造和维护成本。构的建造和维护成本。


技术研发人员：王洪庆 方辉 郑灿 李爱军 王金玺 刘勇 黄俊辉 张绍新 马兆荣 任灏 李华军 范永春 周冰 刘东华
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：2023.04.20
技术公布日：2023/7/25