用于柔性光伏电站的光伏组件更换系统的制作方法

本发明涉及一种光伏电站的光伏组件更换系统，尤其涉及一种用于柔性光伏电站的光伏组件更换系统，属于光伏电站维护技术领域。

背景技术：

现如今兴起的柔性光伏架体，能够有效解决跨度大、地质地貌复杂的光伏电站架体问题，土地也可以二次利用，提升发电量，节能减排，在施工方面成本会低，安装的时候较方便。所述的柔性光伏电站指的是运用柔性架体代替传统地面架体的新型光伏电站，多见于山体、水池、农田、湖泊等。装有柔性架体的光伏电站即光伏架体采用的是柔性架体的安装方式的电站，该类型电站的光伏组件是悬挂式安装，其下方无法提供良好落脚点和空间用以进行光伏组件的更换工作。

然而这种运用柔性架体方案的光伏电站，由于前期考虑不足或者自身系统的缺陷，往往伴随着光伏组件易隐裂，光伏组件故障率高的问题。

而此类运用柔性架体安装的光伏电站，其大多数电站都有一明显特征，即没有足够的空间或者落脚之处去开展运维工作，因此在其后期的运维和光伏组件故障处理方面则显得有些被动，面临着光伏组件更换难度大、运维工作不好开展的问题。

目前此类电站在需要更换光伏组件时，都是需要拆除整排的一串光伏组件，再将其中的某个故障光伏组件更换好，最后才重新整排安装上去；或者在每排光伏组件旁边搭建云梯，使人能够爬上去进行运维工作。

另外，对于跨度非常长的柔性架体，由于需要更换部分光伏组件而将整排的光伏组件拆卸下来，影响的应该不止是一串发电单位，而且整排拆卸更换势必会花费很长时间，导致长时间段的停止发电，这样对整个电站的发电功率和效益影响深远；同样，在每排光伏组件附近搭建云梯的话成本较高，对整个工程项目的初始成本提高很多。

技术实现要素：

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种结构简单，更换光伏组件速度快，效率高，用于柔性光伏电站的光伏组件更换系统。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于柔性光伏电站的光伏组件更换系统，所述光伏组件通过由横梁、立柱、斜支撑以及组件支撑钢索的组件支架系统支撑并呈阵列排布，其特征在于：所述光伏组件更换系统包括：沿每一排光伏组件预留安装、与光伏组件的组件支撑钢索平行的运维钢索；成对设置的可供人乘坐的载人装置；以及，可用于安置光伏组件的组件托举装置；所述载人装置和组件托举装置均活动连接于运维钢索并可沿运维钢索移动。本发明仅需用到运维钢索、载人装置及组件托举装置，结构简单，安装方便；所述载人装置可用于安置运维人员，组件托举装置则用于安置拆卸下的或者需装上的光伏组件；可根据需要拆装和重复利用，节约材料，成本低廉；能帮助解决柔性架体电站所存在的维运难题，相对于现有技术而言能够节约大量运维时间，尤其是柔性架体相比普通架体更容易出现光伏组件隐裂，需要更换光伏组件的情况，使用方便，更换光伏组件速度快，效率高。

进一步地，所述组件托举装置包括架体，设于架体上可安置光伏组件的下槽体及可转动连接架体上并能向下翻转盖住下槽体内光伏组件的上盖体。使用时可将光伏组件放置于下槽体内，然后在盖上上盖体，上盖体可夹紧光伏组件，保证光伏组件安置的稳定性和牢固性。

进一步地，所述下槽体和上盖体可接触光伏组件的内壁均设有柔性保护层。加设了所述柔性保护层，增加了光伏组件与组件托举装置的摩擦力，能有效防止光伏组件滑落，进一步提高光伏组件安置的牢固性和稳定性，安全性更高；而且还能防止光伏组件移动，防止光伏组件和组件托举装置之间磕碰，不会磨损光伏组件表面，防止光伏组件移动过程中损坏。

进一步地，所述架体上连接L形的下挡件，下挡件的底边连接架体，进而与架体构成所述下槽体。该设置结构简单，容易实现，使用效果好，所需材料少，制造成本低。

进一步地，所述上盖体为7字形的上挡件，上挡件的顶部边缘可转动连接架体，上挡件下翻时可夹紧光伏组件于架体上。该设置结构简单，容易实现，使用效果好，所需材料少，制造成本低。

进一步地，所述载人装置和组件托举装置均通过一连接件活动连接在运维钢索上。所述载人装置和组件托举装置可通过连接件进行旋转，使用更加自由，而连接件可拆卸连接所述运维钢索，可方便载人装置和组件托举装置的拆装。

进一步地，所述连接件为挂钩，所述挂钩具有可转动的关节从而使所述载人装置和组件托举装置可相对其转动。该设置结构简单，容易实现。

进一步地，所述载人装置包括可供人乘坐的坐板、位于坐板正上方的箍体及至少三根长度可调节的连接索；连接索连接坐板和箍体；相邻连接索之间形成供人手脚伸出的间隙，各连接索的顶部汇集并共同连接于所述运维钢索。所述载人装置所需部件少，耗费材料少，结构简单，制造成本低，速度快；乘坐的安全性高，且不影响运维人员操作的灵活性；连接索上端连接运维钢索处过于挤压，不易于运维人员头部自由活动；加设所述箍体后，保证连接索与运维钢索连接处具有足够的空间，保证运维人员乘坐的舒适性；连接索长度可调节，进而能根据需要调节载人装置的整体高度和箍体与坐板的间距，使用更加自由、灵活，提高了运维人员乘坐的舒适性。

进一步地，所述坐板上对应人臀部处设有可固定人臀部的防滑孔或防滑槽。该防滑孔或防滑槽尺寸略小于人的臀部，进而在人坐于坐板上时，臀部可卡于防滑孔/防滑槽处，进而起到防滑作用，防止人在坐板上滑动，提高乘坐的稳定和安全性。

进一步地，载人装置和/或组件托举装置上还连接有方便人控制载人装置和/或组件托举装置移动的拉拽装置。维修人员可通过拉拽装置控制载人装置和/或组件托举装置的移动方向、距离及位置，方便运维人员的使用。

综上所述，本发明结构简单，生产成本低，维修人员可通过本发明对柔性光伏电站的光伏组件进行快速更换，维修效率高。

附图说明

图1为本发明使用状态主视图；

图2为本发明使用状态俯视图；

图3为本发明使用时的部分结构示意图；

图4为本发明的组件托举装置主视图；

图5为本发明的组件托举装置左视图；

图6为本发明的组件托举装置立体图；

图7为本发明的组件托举装置使用状态图；

图8为本发明的载人装置立体图；

图9为本发明的载人装置使用状态图；

其中，1为运维钢索； 2为载人装置；21为坐板；22为箍体； 23为连接索；3为组件托举装置；31为架体；32为下槽体；33为下挡件；34为上挡件；4为连接件；100为建设地；101为端立柱；102为斜支撑；103为横梁；104为中间立柱；105为支撑钢索；106为光伏组件；107为人，即运维人员。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解发明方案，下面将结合具体实施例及附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1-9所示，本发明的用于柔性光伏电站的光伏组件更换系统，用于采用柔性架体方案的光伏电站，这类电站的建设地100多为农田、湖泊、荒山等无合适落脚点的地方。

光伏组件106通过由横梁103、端立柱101、中间立柱104、斜支撑102以及组件支撑钢索105的组件支架系统支撑并呈阵列排布；端立柱101和中间立柱104一般选在可以落脚的位置。具体地，所述端立柱101和斜支撑102安装在建设地100的两边落脚点处，且端立柱101和斜支撑102顶端相交，所述横梁103则安装在端立柱101和斜支撑102的顶端相交处。支撑钢索105设置于两横梁103之间，光伏组件106固定在两根支撑钢索105之间，两根支撑钢索105之间具有高度差，从而形成光伏组件106安装倾角。

不失一般性地，定义沿横梁103的方向为列，与其垂直的方向为排，如图2所示。

本发明的光伏组件更换系统，包括：沿每一排光伏组件预留安装、与光伏组件的组件支撑钢索105平行的运维钢索1；成对设置的可供人107乘坐的载人装置2；以及，可用于安置光伏组件106的组件托举装置3；所述载人装置2和组件托举装置3均活动连接于运维钢索1并可沿运维钢索1移动；载人装置2成对地设置，这样，两个运维人员可以在故障组件的两侧，合力完成故障组件的更换工作。

如图1和2所示，所述运维钢索1成排地设置，在本实施例中，支撑钢索105和运维钢索1都是成排连接在横梁103上，每一排都包括两根支撑钢索105和一根或两根运维钢索1；运维钢索1可以设置两根，分别用来运送运维人员和组件；运维钢索1也可以每排仅设置一根，在组件更换过程中，运维人员先将更换下来的组件拉拽上岸，再将拟更换的组件推到故障位置，进行更换。两根支撑钢索105之间设置有光伏组件106。所述运维钢索1和支撑钢索105具有较高的强度，其材料可以为钢绞线、钢管、钢缆、钢链或者其中任意集中的组合，还可以是高强度的非金属或者复合材料等。

载人装置2可供人107乘坐，而人107则为运维人员。

组件托举装置3可用于安置光伏组件，所述载人装置2和组件托举装置3均通过一连接件4活动连接在运维钢索1上。具体地，连接件4可以为挂钩，所述挂钩具有可转动的关节从而使所述载人装置2和组件托举装置3可相对其转动；此为现有技术，在此不赘述。

具体实施时，可根据故障组件精确定位到某一排的某一个光伏组件，再利用载人装置2和组件托举装置3去进行光伏组件更换操作。而故障组件指某一排的某一处出现故障的光伏组件。当运维钢索1为一根的情况下，维修时，在需要更换的光伏组件处的运维钢索1上，连接上载人装置2和组件托举装置3，一组载人装置2中的一个移动到待更换的光伏组件的一侧，另一个移动到待更换的光伏组件的另一侧；组件托举装置3亦连接到该条运维钢索1上，并移动至待更换的光伏组件处。组件托举装置3的具体功能是托举住拆卸下来的故障组件，然后快速移动到建设地100的两边落脚点处，最后将全新的光伏组件106按相同的方式运载到指定位置，再由运维人员107将其安装上去。当运维钢索1为两根时，则运维人员和组件分别通过相应的运维钢索进行运送，相对而言，步骤更为简洁，但过程和原理基本相似，在此不赘述。

具体的，所述组件托举装置3包括架体31、下槽体32及上盖体。组件托举装置3可以是一体成型的零件，也可以是通过多个部件焊接成型，其作用是为了实现组件的临时放置、移动和辅助更换组件的功能。所述下槽体32设于架体31上，下槽体32可安置光伏组件106。上盖体可转动地连接架体31上，上盖体能向下翻转盖住下槽体32内光伏组件106，进而保证光伏组件106安置的稳定性。在其他实施例中，所述上盖体可设置成普通盖子，而所述下槽体则可由架体下凹形成的结构，但在本实施例中，如图4-7所述，所述架体31上连接L形的下挡件33，下挡件33的底边连接架体31，进而与架体31构成所述下槽体32。而所述上盖体为7字形的上挡件34，上挡件34的顶部边缘可转动连接架体31，上挡件34下翻时可夹紧光伏组件106于架体31上。该上挡件34通过固定式螺栓安装在架体31上，该固定式螺栓与上挡件34和架体31连接处存在一定的间隙，使得上挡件34能够自由翻转。组件托举装置3的长和宽符合光伏组件的大小要求，使光伏组件106能够斜靠在该组件托举装置3上。在本实施例中，下槽体32宽度大于光伏组件106的宽度，而下槽体32的长度要小于光伏组件106的长度，这样才能使光伏组件106能够更稳定地固定在该组件托举装置3上，且给予光伏组件106一定缓冲空间。组件托举装置3的上挡件33能够实现翻转反扣的功能，使得光伏组件106能够更好的托住和固定。

所述架体31包括两竖杆和连接两竖杆的横杆，所述上挡件34和下挡件33成对设于两竖杆上，竖杆和横杆制成一体成型装置，也可以通过焊接成型。而在其他实施例中，所述架体31也可采用现有架体结构、网板结构或者板体结构等。

优选地，所述下槽体32和上盖体的内壁均可接触光伏组件106，且下槽体32和上盖体的内壁均设有柔性保护层。所述柔性保护层可选用胶材料、布料或者其他轻质软材料，保障组件不松动滑落，且不会造成光伏组件106的磕碰和损坏。

如图8和图9所示，载人装置2作用是搭载运维人员在运维钢索1上移动，进而到达指定位置进行故障组件的更换工作。所述载人装置2包括坐板21、箍体22及连接索23。所述坐板21供人107坐下，所述坐板21上对应人臀部处设有可固定人臀部的防滑孔24，该防滑孔24尺寸略小于人的臀部，在人坐107于坐板21上时，人的臀部可卡于防滑孔24内，保证乘坐的稳定性；且坐板21和防滑孔24均呈圆形，防滑效果更好，乘坐的稳定性更好，安全性更高，当然所述坐板21的形状和防滑孔24的形状可根据需要进行设计，所述防滑孔24也可用防滑槽代替，其达到的效果近似。而所述箍体22位于坐板21正上方，该箍体22直径大于人的头部直径，连接索23为至少三根，且连接索23的长度可调节，使用更加自由。连接索23连接坐板21和箍体22；相邻连接索23之间形成间隙，间隙可供人107手脚伸出，保证人107的正常操作。在本实施例中，所述连接索23将箍体22和坐板21连接在一起，然后再连接所述连接件。而在其他实施例中，也可以是所述箍体22和连接索23均直接连接所述运维钢索1，当然也可以是所述箍体22或者连接索23连接所述运维钢索1。为了提高安全性，所述载人装置2上还引出了一根加固线到运维钢索1上，有效防止载人装置2掉落，保障工作人员安全。

此外，为了方便人107的操作，所述载人装置2和组件托举装置3均连接有拉拽装置，该拉拽装置可方便人为控制载人装置2和组件托举装置3移动。所述载人装置上连接的拉拽装置结构为固定于运维装置1上的滑轮和与滑轮配合的拉绳，拉绳一端连接载人装置，另一端供人握持移动，实现控制。而所述组件托举装置3的拉拽装置可以与组件托举装置3相同，也可以是仅仅为一根绳体，方便人拖拽移动。绳体的长度应大于或等于故障组件所在位置与落脚点之间的距离；这样设置可以使得运维人员回到两边落脚点后再开始拉拽绳体，控制装有光伏组件106的组件托举装置3移动，如此操作起来更加方便安全，避免由人直接拖拽组件托举装置3前行而费时费力的情形。当然也可根据需要只在载人装置2或者托举装置3上设置拉拽装置。而所述拉拽装置可以是现有的一些控制结构，如通过电控装置进行控制，即设置电机和控制器，电机驱动载人装置2和组件托举装置3移动，控制器对电机进行控制等。所述的载人装置2可通过滑轮和拉绳的方式进行移动，也可以根据自身的徒手攀爬能力，抓住运维钢索1，通过向身前和身后方向使力，达到自己在运维钢索1上前进和后退的目的。

使用过程：运维人员从两边落脚点分别乘坐载人装置2，利用拖拽装置控制载人装置2沿运维钢索1朝前朝后移动，到达故障组建的两端，合力将故障组件拆卸下来。更换故障组件时两边同时有人拆换光伏组件，能够更有效的保证更换工作的快速进行，同时保证施工人员的人身安全。

实际运用时，组件托举装置3要随着运维人员或两边辅助人员的推动达到故障组件附近，且位于两个运维人员中间，运维人员先将上挡件34翻转上去，腾出空间放置拆卸下来的故障组件，再将上挡件34翻转下来将光伏组件106盖住，最后将故障组件拉拽至一边的落脚处，将故障组件换成全新的光伏组件后，又反方向进行，直到移动到故障位置，两人合力完成更换工作。

采用柔性架体方案建设的光伏电站，电站的后期运维一直是一个难题，而且就该类型电站本身来说，对后期运维、更换光伏组件的需求较传统电站也要多，相对于目前搭建运维云梯、整排拆除重装的更换方式来说，采用本申请的更换装置具有一定的优势。

本申请的一种柔性光伏电站后期故障组件的更换装置仅通过预留的运维钢索1、组件托举装置3和两个载人装置2这三者有机结合就可以实现柔性光伏电站的故障组件更换工作，相对于搭建运维云梯结构简单，安装操作便捷易学，且可以根据具体需要情况来拆卸、安装组合施工，有效节约材料，成本低廉；省去了整排拆除重装的烦恼，采用哪里出现问题到哪里更换的模式，降低了施工要求，施工更简单；同时紧跟光伏电站新潮流，完善柔性光伏电站存在的弊端，帮助解决柔性架体电站所存在的运维难题，相对于现有技术而言，能够节约大量的运维时间，保证施工安全有效地进行，提高了光伏电站的运维效率和经济效益。

所述运维钢索1是前期建设柔性光伏架体时预留建造的，且通过载荷计算和风险预估，完全符合后期人力搭载和组件托举移动的所需应力。

所述载人装置2需满足载人要求，并且可以通过滑轮和身上的拉绳拉拽来控制前进和后退，以准确到达具体的故障组件所在位置。所述组件托举装置3可以承受组件的自身重力，且方便拉拽使之稳定移动而不晃动掉落。

上述载人装置2和组件托举装置3可以根据具体运维情况，在需要进行组件更换的时候，再将这两个装置固定在运维钢索1上，然后进行接下来的组件更换工作。

为了保证光伏组件106更换工作更顺利进行，所描述的运维钢索1应该是横跨在两边横梁103上，为了减少两边横梁103所受的弯矩，也可以酌情选择硬性材料，搭在两边横梁103上，然后将其固定。

实际安装运用时，运维钢索1必须能够很可靠的固定在两边横梁103之上，在安装设计时，必须预留好电站运维因光伏组件106和运维人员重力所增加的应力空间，使之保障运维人员的人身安全和运维工作的顺利进行。

运维钢索1是每排都有预留安装，而所述的载人装置2和组件托举装置3可以根据电站规模或者具体运维需要安装配备，也可以根据维护人员的人数，每两人配一套，一套含两个载人装置2和一套组件托举装置3，这样设置可以有效节约材料和成本。具体实施时，可以根据故障组件精确定位到某一排的某一个光伏组件，再利用该组件托举装置3去进行光伏组件106的更换工作。实际进行组件更换工作时至少要求两位工作人员在场，同时由柔性架体两边出发，每位工作人员负责自己所在一边的组件拆卸工作，再一同放置在组件托举装置3上。在实际运用时也可以增派工作人员在柔性架体两边落脚点处辅助，包括后期的拉拽装置等辅助作业，这样既可以提高工作效率和运维的速度，还可以有效避免工作人员的安全隐患。

本申请的运维钢索1可以是平行于柔性架体的支撑钢索105安装，也可以视具体架体的倾斜角度和载人装置2的挂臂长度具体定位安装，使得运维人员坐在载人装置2内能够轻松够着光伏组件106的安装螺栓。

本系统包括一根预留的运维钢索1，运维钢索1两头各安一个悬挂式的载人装置1以及用于托举移动光伏组件的组件托举装置3。预留的运维钢索1同柔性架体的支撑钢索105一样是链接在两端的横梁103上，而悬挂式的载人装置2可通过滑轮和拉绳来控制前进和后退，以到达具体的故障组件在位置。在拆换光伏组件106的时候两边横梁103处各派一个人通过运维钢索1抵达故障组件的两端，拆卸故障组件，然后将故障组件放置在组件托举装置3上，最后可由一人牵引故障组件到达横梁103边缘，再上岸将故障组件取出。同理，安装全新的光伏组件的时候，先将全新的光伏组件放入组件托举装置3上，再由一人牵引组件托举装置3到达需要更换的位置，两人再合力将全新的组件重新安装上去。本发明通过简易的预留钢索1、组件托举装置3及载人装置2，更方便完成运用柔性架体的光伏电站的组件更换工作。且在此过程一定程度的保证了施工的安全性，提高了光伏电站的运维效率和经济效益，避免柔性架体更换组件时全排拆卸的局限性。

运维钢索1考虑后期钢索受力问题，以及考虑好运维钢索1的链接位置，使得工作人员能够在光伏组件106下方能够轻松自如的移动而不磕碰到光伏组件106。

所述挂钩可以借助滑轮和拉绳，或手拽式实现运维人员再运维钢索1上到达指定的需要更换光伏组件的位置。组件托举装置能够承受光伏组件106自身的重力，而且操作简单，实现光伏组件106移动而不滑落的功能。

显然，所描述的实施例仅仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于发明保护的范围。