[实用新型]全弧面浮体刚柔互补式漂浮式光伏系统

说明书

本实用新型提供了一种全弧面浮体刚柔互补式漂浮式光伏系统，若干个纵向底梁均匀并排分布，每个横向底梁均匀垂直固定于若干个纵向底梁的下表面；每个横向底梁下方均固定有一个漂浮件；纵向底梁上表面垂直固定有多组组件支架，若干个光伏组件通过组件支架均匀固定于若干个纵向底梁的上方；每个纵向底梁均包括多个沿纵向底梁延伸方向同轴分布的支梁，每个横向底梁均包括多个沿横向底梁延伸方向同轴分布的支梁，相邻支梁之间通过柔性连接件连接，相邻支梁可通过柔性连接件发生相对位移。本实用新型具有浮体少、抗冰挤压、防冰隆起、组件亲水性散热性好等优点。

技术领域

本发明涉及光伏技术领域，具体涉及一种全弧面浮体刚柔互补式漂浮式光伏系统。

背景技术

太阳能具有资源丰富、分布广泛、可再生、无污染等优点，是人类理想的清洁能源，在长期的能源战略中具有重要地位。近年来光伏发电市场发展十分迅猛，但土地资源的限制因素却愈发显著，已经成为陆地光伏电站大力建设的瓶颈。而水面漂浮式电站作为一种新型光伏电站形式，利用某种浮体支撑结构将光伏组件漂浮在水面上进行发电，大量节省土地资源的同时，还具备减少水量蒸发、抑制藻类繁殖、提高发电效率、有效地对组件和电缆进行冷却等优点。我国水资源丰富，湖泊、水库众多，漂浮式水面光伏的建设是对资源的优化利用、可以拓宽光伏应用，近年来得到了很大的关注和大力的发展。

虽然水面漂浮式光伏电站在中东部地区发展迅速，现已有大小十余处水面光伏电站；但在东北等土地资源稀缺、山地条件恶劣的北方高寒区域，由于气温低、冰冻时间长、积雪厚度大等原因，漂浮式水面光伏电站一直未能实施，这使得该区域内许多湖泊、水库等水面资源闲置浪费，未能得到有效充分的利用。据测算，中国黑龙江省、吉林省、辽宁省、内蒙古自治区、宁夏回族自治区、青海省、新疆自治区等高寒地区的湖泊面积约为3.04万平方公里，水库库容约1154亿平方米。因此在高寒地区水库开展水面漂浮式光伏电站建设，具有巨大的经济效益和社会效益。

目前国内外常见的浮体支撑平台主要包括两种型式：全浮体型式和浮体加支架型式。全浮体型式每块组件下部由一个主浮体提供浮力，主浮体再与提供运维通道的走道浮体相连接。组件支撑部件可以做成与主浮体一体化的型式，如CN201520668888.6、CN201520668888.6、CN201520606080.5、CN201620388933.7等专利公开的一体式组件支撑型式；或如CN201630171653.6、CN201720377962.8、CN201720527013.3等专利公开的利用固定在主浮体上的单独支架来支撑组件。虽然这些设计在已有工程中已经有了较为广泛的应用，但也有优化的空间。比如该设计需要布置大量的走道浮体，存在着浮力冗余，用料和成本上有进一步优化的空间；此外，虽然大多数全浮体设计中其主浮体均留出孔洞以节省用料和增加水面暴露面积以降温组件温度、提高发电效率，但毕竟还存在剩余遮挡，不能最大程度地散热。如果在全浮体设计中采用双面发电组件，由于浮体的遮挡，不能很到地吸收水面反射的光能，从而影响发电效率。再者，高严寒水域冬季结冰，将对浮体产生静挤压力，全浮体设计由于大量使用浮体，将大大增加浮体被挤压的数量，受到破坏而漏水的概率相对较大，对阵列安全性不利。此外，北方高寒水域易由于冰膨胀挤压而在局部水域出现显著而狭长的冰隆起，该隆起作用在浮体底部将会使阵列局部被向上显著顶起。全浮体型式由于其满铺型式，浮体数量众多，大大增加了受到冰隆起顶起而导致阵列破坏的概率。因此，少量浮体加支架布置型式是适合应用于高严寒地区的漂浮式光伏电站型式。

浮体加支架型式所使用的浮体数量明显少于全浮体型式，如CN 206734572 U及CN107231118 A公开了一种浮体加组件支架的型式，浮体型式均为方形结构，减少了浮体用量，节约了成本。然而，冰的弯曲强度要小于压缩强度，因此宜将结构物表面做成弧面，让冰受到的作用效果从压缩转变为弯曲，冰载荷会更小，对结构有利。再者，冰对方形浮体的挤压力方向为水平方向，而冰对弧面的挤压力垂直于弧面，分解为向上的分力和水平的挤压力，水平挤压力分量较方形浮体而言变小。另外，当冰挤压力逐渐增大时，向上的分力大到超过浮体阵列重量时，浮体阵列将被抬离冰排。因此，弧面浮体更能保证浮式阵列在冰挤压下的结构安全，是适合高严寒水库使用的浮体形状。