一种漂浮式光伏电站及系泊系统的制作方法

本发明涉及系泊系统制造技术领域，特别涉及一种漂浮式光伏电站及系泊系统。

背景技术

系泊系统通常是通过缆绳或其他机械装置将漂浮在水面上的物体固定，保证漂浮在水面上的物体不会随意变换位置，或者使漂浮在水面上的物体可以抵御一定程度上的恶劣环境。

以漂浮式光伏电站为例，漂浮在水面上的光伏组件需要依托系泊系统固定在水底。雨水、太阳照射蒸发、灌溉用水等原因可能导致湖泊中出现较大的水位落差，而目前的系泊系统是按照最大水位进行设计的，在水位降低时系泊系统中的缆绳会松懈，失去对光伏组件的系泊作用，光伏组件将会产生较大的位移，水位下降严重时甚至会导致相邻的光伏组件发生相互碰撞，这会造成较大的损失。

技术实现要素：

为了避免水位变化时相邻的浮体之间产生碰撞，本发明的目的之一在于提供一种系泊系统，该系泊系统包括：

浮力件，所述浮力件漂浮于水面上，且其底部设置有带通孔的挂件；

自系泊缆，所述自系泊缆的第一端锚固于水底的第一区域；

外系泊缆，所述外系泊缆的第一端锚固于水底的第二区域，所述外系泊缆的第二端穿过所述挂件上的通孔，并且所述外系泊缆的第二端与所述自系泊缆的第二端通过一弹簧机构相连；

纵向系泊缆，所述纵向系泊缆的第一端固定连接在所述挂件上，另一端固定连接在待系泊固定的浮体上。

优选的，所述挂件通过中间连接机构悬挂于所述浮力件的底部，且所述挂件与所述浮力件可沿竖直轴相对转动。

优选的，所述中间连接机构为由旋转连接扣相连的多节链条。

优选的，所述自系泊缆和所述外系泊缆相连后构成拉紧泊缆，所述系泊系统还包括至少一个卷扬机，所述卷扬机用于卷绕和释放所述拉紧泊缆。

优选的，所述弹簧机构为双层弹簧套筒，所述系泊系统还包括固定设置在所述弹簧套筒的外筒上的悬重体，所述卷扬机包括一台，且其安装在所述悬重体内，其中，所述外系泊缆的第二端与所述弹簧套筒的内筒相连，所述自系泊缆的第二端绕设于所述卷扬机上，或者绕设于所述卷扬机上后连接在所述弹簧套筒的外筒上。

优选的，所述弹簧机构为双层弹簧套筒，所述系泊系统还包括固定设置在所述弹簧套筒的外筒上的悬重体，所述卷扬机包括一台，且其安装在所述悬重体内，其中，所述自系泊缆的第二端与所述弹簧套筒的内筒相连，所述外系泊缆的第二端绕设于所述卷扬机上，或者绕设于所述卷扬机上后连接在所述弹簧套筒的外筒上。

优选的，所述卷扬机锚固在所述第一区域内，且所述自系泊缆的第一端绕设在所述卷扬机上；或者所述卷扬机锚固在所述第二区域内，且所述外系泊缆的第一端绕设在所述卷扬机上。

优选的，还包括用于控制所述卷扬机的控制器，以及设置在所述拉紧泊缆上的拉力传感器，并且，在所述拉力传感器所检测到的拉力低于预设拉力范围时，所述控制器控制所述卷扬机卷绕所述拉紧泊缆；在所述拉力传感器检测到的拉力超出预设拉力范围时，所述控制器控制所述卷扬机释放所述拉紧泊缆。

优选的，所述第一区域内设置有水泥基座，所述自系泊缆的第一端通过重力式锚链锚固于所述水泥基座上，和或所述外系泊缆的第一端通过重力式锚链锚固于水底。

本发明的另一目的还在于提供一种漂浮式光伏电站，包括安装有太阳能电池板的浮体，以及用于系泊固定所述浮体的系泊系统，其中，所述系泊系统为上述任意一项中所公开的系泊系统。

本发明中所公开的系泊系统中，自系泊缆、弹簧机构以及外系泊缆实际上构成了一根长度可变的拉紧泊缆，该拉紧泊缆通过第一区域、第二区域以及挂件的固定支撑构成了一个三角形，保证了整个系泊系统的稳固，并且该拉紧泊缆通过挂件和纵向系泊缆固定住漂浮于水面上的浮体。

若要稳固系泊住漂浮于水面上的浮体，拉紧泊缆始终处于拉紧状态是关键，本发明所公开的系泊系统，在水位上升时，浮力件带动挂件上升，挂件将给予拉紧泊缆向上的拉力，在该拉力的作用下，弹簧机构被拉伸，这可以补偿挂件上升过程中拉紧泊缆的长度变化量，并且在此过程中，拉紧泊缆始终处于拉紧状态，从而保证对浮体稳固的系泊；在水位下降时，浮力件高度下降，与此同时，和其相连的挂件也将下降，拉紧泊缆的拉力减小，此时弹簧机构将收缩，以保证拉紧泊缆始终处于拉紧状态，从而对浮体形成稳固的系泊。

由此可见，本发明所公开的系泊系统，在水位上升和下降过程中可以始终保持对浮体的稳固系泊，解决了水位变化时浮体位移过大的问题，保证了浮体的安全。

附图说明

图1为本发明实施例中公开的系泊系统的整体结构示意图；

图2为图1中a部分的局部放大示意图；

图3为图1中b部分的局部放大示意图。

其中，1为浮力件，2为挂件，3为自系泊缆，4为外系泊缆，5为弹簧机构，6为纵向系泊缆，7为浮体，8为中间连接机构，9为卷扬机，10为悬重体，11为水泥基座，12为重力式锚链，81为旋转连接扣。

具体实施方式

本发明的核心之一是提供一种系泊系统，以便在水位发生变化时能够有效避免相邻的浮体之间产生碰撞，保护浮体的安全。

本发明的另一核心在于提供一种采用上述系泊系统的漂浮式光伏电站。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1中实线部分代表整个系泊系统处于高水位时的示意图，图1中虚线部分代表整个系泊系统处于低水位时的示意图。

本发明实施例中所公开的系泊系统，包括浮力件1、自系泊缆3、外系泊缆4以及纵向系泊缆6，其中，浮力件1漂浮在水面上，其形状不受限制，可以为盘状、筒状或者其他任意形状，本实施例中浮力件1优选采用筒状结构，可称为浮力筒，如图1中所示；在浮力件1的底部设置有带通孔的挂件2，挂件2的形状同样不受限制，本实施例中的挂件2呈盘状，自系泊缆3的第一端锚固于水底的第一区域，外系泊缆4的第一端锚固于水底的第二区域，其中，第一区域和第二区域是两个不同的区域，如图1中所示，外系泊缆4的第二端穿过挂件2上的通孔后，通过弹簧机构5与自系泊缆3的第二端相连，纵向系泊缆6的第一端固定在挂件2上，另一端固定连接在待系泊固定的浮体7上。

自系泊缆3以及外系泊缆4的材料选择也并不唯一，只要其抗拉强度满足要求即可，本发明实施例中的自系泊缆3、外系泊缆4以及纵向系泊缆6均可采用聚酯缆。

参考图1可以看出，自系泊缆3、弹簧机构5以及外系泊缆4实际上构成了一根长度可变的拉紧泊缆，该拉紧泊缆通过第一区域、第二区域以及挂件2的固定和支撑构成了一个三角形，保证了整个系泊系统的稳固，并且该拉紧泊缆通过挂件2和纵向系泊缆6固定住漂浮于水面上的浮体7。

不难理解的是，若要稳固系泊住漂浮于水面上的浮体7，拉紧泊缆始终处于拉紧状态是关键，本发明所公开的系泊系统，在水位上升时，浮力件1带动挂件2上升，挂件2将给予拉紧泊缆向上的拉力，在该拉力的作用下，弹簧机构5被拉伸，这可以补偿挂件2上升过程中拉紧泊缆的长度变化量，并且在此过程中，拉紧泊缆始终处于拉紧状态，从而保证对浮体7稳固的系泊；在水位下降时，浮力件1的高度下降，与此同时，和其相连的挂件2也将下降，拉紧泊缆的拉力减小，此时弹簧机构5将收缩，以保证拉紧泊缆始终处于拉紧状态，从而对浮体7形成稳固的系泊。

水面上的情况较为复杂，在风雨的作用下，浮力件1非常容易产生转动，若挂件2直接刚性固定在浮力件1底端，容易造成外系泊缆出现拧绳的现象，为此，本实施例中的挂件2通过中间连接机构8悬挂在浮力件1的底部，并且挂件2与浮力件1可沿竖直轴相对转动。

能够实现挂件2和浮力件1相对转动的中间连接机构8的形式并不唯一，例如可以是浮力件1的底部伸出有一连杆，连杆的底端通过轴承连接有一转动管，连杆、轴承以及转动管构成中间连接机构8，挂件2固定连接在转动管上即可。除此之外，本实施例中还公开了一种中间连接机构8的具体实现形式，请参考图1和图2，该中间连接机构8为由旋转连接扣81相连的多节链条。由于挂件2与浮力件1之间可转动连接，因此浮力件1的转动将不会对挂件2造成影响，这可以保证系泊系统的稳定性。

通过弹簧机构可以在一定的水位落差范围内对系泊系统进行调整，而对于水位落差较大的情况，仅通过弹簧机构5就无法始终保持外系泊缆4以及自系泊缆3处于张紧状态了，为此，本实施例对上述实施例中所公开的方案作出了进一步改进：

在系泊系统中还增加了至少一个卷扬机9，自系泊缆3和外系泊缆4相连后构成了拉紧泊缆，卷扬机9用于卷绕和释放拉紧泊缆。

在水位落差范围较小时，通过弹簧机构5本身的伸缩即可实现系泊系统的拉力调整；当水位落差较大，超出了弹簧机构5的伸缩范围时，卷扬机9可通过释放或卷绕拉紧泊缆的方式来使拉紧泊缆增长或缩短，从而始终保持拉紧泊缆处于张紧的状态。

容易理解的是，卷扬机9的设置数量和设置位置实际不受限制，只要能够卷绕和释放拉紧泊缆即可，在一种实施例中，弹簧机构5具体为双层弹簧套筒，所谓双层弹簧套筒就是包括内筒和外筒，内筒和外筒通过一内置弹簧相连，系泊系统中还包括固定设置在弹簧套筒的外筒上的悬重体10，如图1中所示，悬重体10浸入水中，其可为卷扬机9提供适当的安装空间，卷扬机9为一台时，其安装在悬重体10内，外系泊缆4的第二端与弹簧套筒的内筒相连，自系泊缆3的第二端绕设在卷扬机9上。意即自系泊缆3的第二端通过卷扬机9间接与弹簧机构5的外筒相连，外系泊缆4的第二端与弹簧机构5的内筒相连，当然，自系泊缆3的第二端绕设在卷扬机9上之后也可直接固定在弹簧套筒的外筒上。

在另外一种实施例中，弹簧机构5也具体为双层弹簧套筒，系泊系统中还包括固定设置在弹簧套筒的外筒上的悬重体10，如图1中所示，悬重体10浸入水中，其可为卷扬机9提供适当的安装空间，卷扬机9为一台时，其安装在悬重体10内，外系泊缆4的第二端绕设在卷扬机9上，自系泊缆3的第二端与弹簧套筒的内筒相连。意即外系泊缆4的第二端通过卷扬机9间接与弹簧机构5的外筒相连，自系泊缆3的第二端与弹簧机构5的内筒相连，当然，外系泊缆4的第二端绕设在卷扬机9上后，也可直接固定在弹簧套筒的外筒上。

当然，卷扬机9还可锚固在第一区域内，并且自系泊缆3的第一端绕设在卷扬机9上，或者卷扬机9锚固在第二区域内，且外系泊缆4的第一端绕设在卷扬机9上。

为了进一步提高该系泊系统的自动化程度，还可设置用于控制卷扬机9的控制器，以及设置在外系泊缆4或自系泊缆3上的拉力传感器，在所述拉力传感器所检测到的拉力低于预设范围时，控制器控制卷扬机9卷绕拉紧泊缆，在拉力传感器检测到的拉力超出预设范围时，控制器控制卷扬机9释放拉紧泊缆。

为了将整个系泊系统稳定的固定在水底，本实施例中还在第一区域内设置有水泥基座11，自系泊缆3的第一端通过重力锚链12锚固于水泥基座11上，和/或外系泊缆4的第一端通过重力式锚链12锚固于水底。

通过重力式锚链12对外系泊缆4和自系泊缆3的第一端进行锚固，还使得整个系泊系统进一步优化，具体的：

在水位上升幅度很小时，浮力件1略微上升，此时重力式锚链12的一小部分被拉起，从而补偿整个拉紧泊缆的长度变化，保证整个拉紧泊缆始终处于拉紧状态；或者是浮力件1基本不动，纵向系泊缆6的角度发生小范围变化，也可保证浮体7的稳固性；当水位下降幅度很小时，浮力件1略微下降，此时重力式锚链12的一小部分被回放至水底，从而适应整个拉紧泊缆的长度变化，保证整个拉紧泊缆始终处于拉紧状态；或者是浮力件1基本不动，纵向系泊缆6的角度发生小范围变化，也可保证浮体7的稳固性；

在水位变化较大时，弹簧机构5将起作用，以补偿拉紧泊缆的长度变化；

若水位变化的幅度继续增大，则卷扬机9也开始起作用，从而保证水位在较大范围内变化时，拉紧泊缆依然能够处于张紧状态。

由于该系统可始终保持浮体7被稳固的系泊在一定范围内，有效减小了浮体7发生碰撞的可能性，因此浮体7之间的间距也可适当缩小，从而提高单位面积内的浮体7覆盖率，整套系泊系统设计简洁，结构简单，不容易受到水底异物的干扰，拉紧泊缆不与浮体7直接连接，而是通过纵向系泊缆6与浮体7连接，这样可以有效优化系泊系统与浮体7之间的作用力。

除此之外，本发明还公开了一种漂浮式光伏电站，包括安装有太阳能电池板的浮体，以及用于系泊固定浮体的系泊系统，所述系泊系统为上述任意一实施例中所公开的系泊系统。

由于采用了上述系泊系统，因此该漂浮式光伏电站应当兼具上述系泊系统相应的技术优点，本文中对此不再进行赘述。

以上对本发明所提供的漂浮式光伏电站及系泊系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。