螺旋桨水下驱动式浮动光伏跟踪系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于基于太阳能电池板的光伏发电领域，具体涉及一种可应用于海面漂浮发电的螺旋桨水下驱动式浮动光伏跟踪系统。
【背景技术】
[0002]太阳能光伏发电是一种非常具有前景的可再生清洁能源。随着科技的发展进步，目前的光伏发电构造，已经开始从陆基结构逐渐延伸至更为广阔的海面漂浮结构。传统的海面漂浮式水面浮动光伏跟踪系统，在中国专利公告号为103346697A的专利名称为“一种水上太阳能光伏发电系统”的中国发明专利申请中就有所描述:包括若干阵列排布的太阳电池组件、用于固定各太阳电池组件的漂浮于水面的水上光伏阵列支架组，各阵列排布的太阳电池组件连接形成光伏阵列，光伏阵列安装于水浪高度之上的位置，光伏阵列经光伏系统平衡器件和并网逆变器通过电缆接入公共电网或本地负载，或者通过电缆与光伏控制器和蓄电池组或离网逆变器连接用于给水上或离岸的直流或交流负载供电。目前所应用的上述传统的光伏发电系统结构，或无光伏跟踪系统，导致太阳能电池板无法跟踪太阳光日照角度，进而导致发电效率极其低下。或采用以光伏跟踪系统计算日照角度，并利用电机驱动轴承回转结构转动来实现其太阳光线跟踪效果。对于后一种结构，其缺陷在于:轴承回转的光伏阵列，所有重力都集中到旋转中心轴处，致使滚动轴承、滑动轴承等旋转中心的轴承结构受力集中，一方面必须随时保持旋转中心轴承处于良好的润滑状态，避免磨损，导致运行维护工作量增大，故障率高。另一方面，又需要更大尺寸的轴承型号来保证其工作可靠性，致使成本随之高昂。更为值得注意的是，由于海面风浪颠簸和海水拍击侵蚀，也会加剧轴承磨损并对轴承密封件提出了苛刻的要求，最终影响其密封性能，从而对设备的持续可靠使用带来不利影响。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种结构合理而实用的螺旋桨水下驱动式浮动光伏跟踪系统，在确保太阳能电池板的水面漂浮性的基础上，使其同步具备对于太阳光照射角度的自调节性和准确动作响应性，以确保高效率的太阳能光伏发电需求，其工作可靠性及使用寿命均可得到进一步提升。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案:
[0005]—种螺旋桨水下驱动式浮动光伏跟踪系统，包括由太阳能电池板以及使该太阳能电池板浮于水面的漂浮基座所构成的光伏阵列，其特征在于:在漂浮基座上设置锚固点，由该锚固点向水底处连接并固定有锚固绳，以使得光伏阵列在被锚固绳固定时亦可沿锚固点产生转动动作;在漂浮基座的边缘处布置螺旋桨推进器，以上述锚固点在水平面作圆，各螺旋桨推进器的推进方向均位于该圆的周向方向上。
[0006]所述漂浮基座外形呈具备对称轴线的轴对称结构，锚固点位于该对称轴线上；螺旋桨推进器为两组并沿上述对称轴线形成轴对称结构。
[0007]所述螺旋桨推进器包括圆锥状的外壳体，外壳体的锥顶处具备流线结构；外壳体的锥腔内同轴安置直流电机并与太阳能电池板间电连接;外壳体的锥底处布置与直流电机的轴端固接的螺旋桨;漂浮基座的对称轴线垂直外壳体轴线，且外壳体的外壁处向上延伸有用于与漂浮基座间固接的固定连接杆，固定连接杆外形呈腔管状且其管腔构成导线的铺设通道;外壳体的外壁处向下延伸有分水脊。
[0008]本系统还包括用于沉在水底的水泥重块，锚固绳的用于与水底固接的绳端固定于该水泥重块上，锚固绳长度大于水泥重块与漂浮基座的铅垂向间距。
[0009]锚固绳为钢缆，锚固绳表面覆盖有一层防止海水侵蚀的防护皮层。
[0010]本实用新型的有益效果在于:
[0011]1)、通过上述方案，一方面，整个光伏阵列采用漂浮基座和锚固绳而固定并漂浮在水面，整体结构受力均匀、平衡，组件无需采用传统轴承旋转结构，自身依靠锚固绳的固定及螺旋桨推进器的推送而产生旋转动作，也就不存在传统意义上的受力集中问题。上述有别于陆基的水面漂浮方式，也免去了润滑维护、风沙侵袭等状况，工作可靠性更高。另一方面，光伏阵列的无刚性支撑的柔绳漂浮结构，整个组件旋转启动、停止瞬间，完全靠水自然形成阻尼缓冲，从而避免了惯性冲击对整个结构件的损害。同时，上述结构也免去了构造复杂而维护不便的回转轴承结构，因此机械结构更为简单，加工更为容易，不仅施工及维护成本得到了极大降低，安装操作也得到了极大简化。
[0012]本实用新型结构合理可靠，通过由相对柔性的锚固绳所构成的类似“风筝”结构，可考虑后期通过绳索长短设计，从而使系统具备可随水位涨落而自由起伏的工作特性，以减少海水对于钢铁结构的侵蚀性，并可同步减少因轴承部位巨大化而导致的繁冗装配周期。螺旋桨推进器的电力来源可直接依靠太阳能电池提供，以保证其自给性。同时，依靠螺旋桨推进器的可控推进，实现了对该全漂浮结构的驱动动力的可控调节目的，最终确保整个组件能够按照操控者的意愿而产生指定幅度的沿锚固点的旋转动作，其工作可靠稳定，效果可观。
[0013]2)、实际操作时，锚固绳的固定方式可为多种，或为直接穿孔连接于水底岩石上，或通过后述的以水泥重块等重型锚固物来实现，只需满足水底或者说海底对整个光伏阵列的锚固作用即可。锚固点的布置位置，则或为整个光伏阵列的重心处，或为漂浮基座的对称轴线处。作为主体的漂浮基座可设计为轴对称结构，以便于进行螺旋桨推进器的便捷设计和快速安装操作。轴对称设置的螺旋桨推进器，其相对漂浮基座的旋转推进作用能够达到最大化，在需要光伏阵列整个转动时，各螺旋桨推进器彼此协同动作，其动作响应性高，工作可靠而稳定。
[0014]3)、螺旋桨推进器上的分水脊，搭配两组螺旋桨推进器的轴对称布置方式，从而为光伏阵列稳定旋转提供有利保证。固定连接杆，一方面作为该推进器与漂浮基座的连接桥梁，另一方面，则提供了直流电机与太阳能电池板间的导线的铺设通道，并通过密闭管腔来避免外部海水对导线的侵蚀状况，一举多得。
[0015]4)、锚固绳的实际长度，应当大于水泥重块与漂浮基座的铅垂向间距。换言之，在应用至海域处时，锚固绳的长度至少要大于该处海面至海底的海拔高度。之所以采用上述设计，是考虑到海面不可能始终处于风平浪静状态，相应的放长锚固绳，可利用柔性的锚固绳的“风筝”效果，从而实现整个光伏阵列的随波起伏目的，以避免海浪直接冲刷上太阳能电池板等精密部件处而导致部件遇水侵蚀失效等状况。具体操作时，甚至可考虑预先研究该处海域的最大海浪高度，从而预留出更长长度的锚固绳，以达到一劳永逸的对于光伏阵列