一种水面光伏浮筏式漂浮装置的制作方法

本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种水面光伏浮筏式漂浮装置。

背景技术：

太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转化为电能，或者送往蓄电池中存储起来，或者推动负载工作。传统的太阳能电站安装基础为陆地和屋顶，但是随着近几年来太阳能电站安装容量的扩展迅猛，土地变为稀缺资源，国家对土地的把控越来越严格，租金也在持续上涨；而屋顶电站的资源同样变得稀缺，且多数屋顶都需要加固后才能满足太阳能电站的建设要求。在此情况下，市场上出现了一些太阳能光伏水面电站，其既可解决电力资源紧缺又能通过合理利用闲置水面而节约宝贵的土地资源，但是这些太阳能水面电站普遍存在以下不足：安装支架自身的结构复杂，其与浮体连接的牢固度差，不仅安装效率低，安装人员的作业强度大，而且使用寿命短，不能保证太阳能光伏水面电站长期稳定地漂浮在水面上；另外，整体高度相对较高，因而太阳能光伏发电系统的重心离水平面的距离较大，于是对抗风力和水浪影响的能力相对脆弱。

鉴于上述已有技术，有必要对水上太阳能电站的漂浮结构加以合理的改进。为此，本申请人作了积极而有效的探索，终于形成了下面将要介绍的技术方案。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种结构简单，安装方便，连接牢固，使用寿命长的；安装效率高的；大大降低了安装人员作业强度的；太阳能光伏发电系统的重心离水平面的距离较低，对抗风力和水浪影响的能力强的水面光伏浮筏式漂浮装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水面光伏浮筏式漂浮装置，其包括若干个阵列布置的子阵单元，每个子阵单元均包括浮置于水面上的第一网框，第一网框由多根相互平行的浮箱连接杆和多根相互平行的平台横梁通过螺栓搭接构成，平台横梁位于浮箱连接杆上方；第一网框上设有多个成对安装于两根平台横梁上的支架，每个支架的底部均设有与平台横梁配合连接的安装槽，安装槽的槽口朝向水面，每对成对设置的支架顶面均构成一个倾斜面，每个倾斜面上均安装有太阳能电池板。

首先安装人员可将两个支架通过底部的安装槽滑设或套设在两根平台横梁上，然后将通过不锈钢螺栓将其固定，接着将每块太阳能电池板分别安装在不同成对的支架构成的倾斜面上，并且倾斜朝向阳光照射角度最佳和时间最长的位置。结构简单且牢固；滑套式安装并通过螺栓固定，安装十分方便，安装效率高；大大降低了安装人员作业强度。在使用过程中，本发明的安装槽两侧槽壁紧贴于平台横梁上，侧向迎风后受力面积大，抗风能力强，不会晃动，而上方的连接螺栓并不受剪力，使用寿命长，可靠性加强。当采用外部的防漂锚或缆绳固定后，能保证太阳能光伏水面电站长期稳定地漂浮在水面上。此外，本发明的支架高度低，重心低，因此本发明的子阵单元构成的太阳能光伏发电系统的重心离水平面的距离较低，对抗风力和水浪影响的能力强。

本发明通过多个子阵单元构成为一个整体后，可以使整个漂浮系统的受力分散，使其能承受更大的外力，极大地提高了整个漂浮系统的稳定性和耐候性。其次，结构简单，零部件数量少，安装方便，且连接的牢固度高，使用寿命长。第三，安装槽两侧槽壁紧贴于平台横梁上，侧向迎风后受力面积大，不会晃动；并且本发明的支架的安装结构可以使得太阳能组件的安装高度得以降低，以显著降低水面光伏发电系统的重心，抗风能力强。

具体地，每一对支架均设于两根相邻的平台横梁上，每个支架的两端均设有固定端，安装槽设于固定端下部，固定端通过螺栓固定于平台横梁上；太阳能电池板均通过双玻压块安装于倾斜面上；支架的材料可以为钢材或者铝合金型材。结构简单且连接牢固，安装方便。具体地，支架及其固定端可通过一根铝型材、C型钢或槽钢钣金弯曲而成，支架呈楔形的拱桥状，形成一端高一端低的倾斜的顶面，因此两个成对并列设置于两根平台横梁上的支架的顶面位于同一平面上，构成一个用于安装太阳能电池板的倾斜面，结构简单并且重量轻，制造安装方便。

具体地，第一网框下方矩阵布置有多个第一浮箱，第一浮箱的上部通过螺栓固定于两根相邻的浮箱连接杆上；第一网框上安装有多条由第一格栅构成的栅板通道，太阳能电池板沿平台横梁的方向排列，栅板通道垂直通至太阳能电池板的排列中。第一浮箱呈矩阵布置且分散均布于第一网框下方，受力分散，稳定性高。正是由于第一浮箱的矩阵分散设置，使得各子阵单元受力均匀，稳定性高；安装和检维修时，相关人员在栅板通道上才能平稳走动，不易晃动而摔倒，进一步提高了安装和检维修的工作效率，降低了相关人员的作业强度。

进一步地，浮箱连接杆和平台横梁的材料为钢材或者铝合金型材。优选地，浮箱连接杆可为铝合金型材、L型钢或角钢，并且一个翼板水平设置；平台横梁可为铝合金型材、C型钢或槽钢，并且安装槽水平朝向一侧；平台横梁的下侧翼板与浮箱连接杆的水平设置的翼板螺栓连接。该结构方便螺栓定位和穿设连接，并且浮箱连接杆便于安装各个浮箱，平台横梁上部便于安装各个格栅板和光伏组件，平台横梁可为铝合金型材、C型钢或槽钢，截面积大，抗弯能力强，便于在上部安装各个部件，安装方便，结构简单，强度高。

具体地，两个浮箱连接杆的水平设置的翼板设于外侧，便于将第一浮箱安装于所在的第一网框的单元格内，安装方便，结构牢固。

进一步地，第一浮箱的两侧分别设有若干个第一支耳，第一支耳螺栓固定于浮箱连接杆上；第一支耳可直接搭靠在浮箱连接杆上，使第一浮箱位于第一网框的单元格内，安装方便，结构牢固。

进一步地，水面光伏浮筏式漂浮装置还包括若干个矩阵布置的通道单元，每个通道单元均包括主通道、两个南北走道和两个侧走道，主通道和两个侧走道相互平行，两个南北走道垂直设于主通道的两端，主通道、两个南北走道与每个侧走道均构成一个呈口字型的漂浮布置区，漂浮布置区的外缘走道下方设有形状相匹配的第二网框，若干个子阵单元通过第二网框和第一网框固定拼接后矩阵布置于漂浮布置区中；第二网框的下部均匀安装有第二浮箱；栅板通道的两端分别连通主通道和侧走道；侧走道和主通道上均匀排布有多个第二格栅，第二格栅和第二浮箱间隔设置。主通道、两个南北走道和两个侧走道构成两个第二网框，并形成“日”字形，同时每个子阵单元内部的栅板通道连通主通道和侧走道，使每个子阵单元融入整体中，便于安装和检维修。南北走道和浮箱连接杆同向南北设置，主通道、侧走道和平台横梁同向东西设置。本发明还可将多个通道单元如瓷砖状拼接而成，标准化设置，便于安装；并且可根据水面面积调整尺寸，可大型化发展，进一步利用水面资源，提高发电量；并且各个通道和走道均连通，便于相关管线铺设，便于相关人员走动，有机地合成为一体。

进一步地，由于第二浮箱不仅仅起到浮动支撑第二网框的作用，还需支撑人员走动；因此第二浮箱的四周侧面上均固定有第二支耳，第二浮箱通过第二支耳螺栓连接于第二网框的单元格中，连接结构牢固，人员走动不会晃动。具体地，相对两侧的第一支耳可直接搭设在浮箱连接杆上并螺栓紧固，另外两侧的第一支耳通过螺栓紧固于平台横梁的下侧面，使第二浮箱位于第二网框的单元格内，安装方便，结构牢固。

优选地，倾斜面的倾斜角度为10°～25°，可使得迎风面积和日照强度达到一个最佳的平衡值。

进一步地，双玻压块包括上压块和下压块，的上压块和下压块在彼此相对的侧面上分别嵌设有橡胶垫，各双玻压块通过螺栓成对安装在每个支架顶面的上下两侧，太阳能电池板的上下两端分别由双玻压块中间的橡胶垫所夹持；连接牢固，安装方便。上压块和下压块可通过型材制造，并穿设卡接，制造安装方便。橡胶垫抗摩擦能力强，可防止太阳能电池板滑脱。进一步地，橡胶垫的表面可均布多个纵向条纹，并且橡胶垫，因此增加了接触面积，进一步避免太阳能电池板滑脱，夹持能力强。

进一步地，第一浮箱为六面全封闭式的箱体，第一支耳与第一浮箱一体注塑成型；第二浮箱为底部开口并朝向水底的盖形箱体，第二支耳与第二浮箱一体注塑成型，第二浮箱的内部填充有XPS材料，XPS材料与第二浮箱内壁采用胶水固定。

由于第一浮箱仅起到浮动支撑的作用，因此，第一浮箱为六面全封闭式的箱体，制造方便，性价比高。第一支耳与第一浮箱一体注塑成型，增强了连接强度，可靠性高。

由于第二浮箱不仅仅起到浮动支撑第二网框的作用，还需支撑人员走动，因此，第二浮箱的结构方便制造和安装，内置的XPS材料增强了第二浮箱的浮力，便于支撑走动的人员重量。XPS材料具有极低的吸水率、较高的抗压强度、抗老化性且稳定性强等特点，十分适用于于本发明的第二浮箱，可靠性高。

本发明的一种水面光伏浮筏式漂浮装置的有益效果是：

1.通过多个子阵单元构成为一个整体后，可以使整个漂浮系统的受力分散，使其能承受更大的外力，极大地提高了整个漂浮系统的稳定性和耐候性；

2.结构简单，零部件数量少，安装方便，且连接的牢固度高，使用寿命长；滑套式安装并通过螺栓固定，安装十分方便，安装效率高；大大降低了安装人员作业强度；

3.在使用过程中，本发明的安装槽两侧槽壁紧贴于平台横梁上，侧向迎风后受力面积大，抗风能力强，不会晃动，而上方的连接螺栓并不受剪力，使用寿命长，可靠性加强；

4.本发明的支架高度低，重心低，因此本发明的子阵单元构成的太阳能光伏发电系统的重心离水平面的距离较低，对抗风力和水浪影响的能力强；换而言之，本发明的支架的安装结构可以使得太阳能组件的安装高度得以降低，以显著降低水面光伏发电系统的重心，抗风能力强。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的一种水面光伏浮筏式漂浮装置的通道单元的三维结构图；

图2是本发明的一种水面光伏浮筏式漂浮装置的子阵单元的三维结构图；

图3是本发明的一种水面光伏浮筏式漂浮装置的子阵单元的右视图；

图4是本发明的一种水面光伏浮筏式漂浮装置的支架的右视图；

图5是本发明的一种水面光伏浮筏式漂浮装置的支架的主视图；

图6是本发明的一种水面光伏浮筏式漂浮装置的支架的双玻压块的三维结构图；

图7是本发明的一种水面光伏浮筏式漂浮装置的侧走道的三维结构图；

图8是本发明的一种水面光伏浮筏式漂浮装置的侧走道的右视图；

图9是本发明的一种水面光伏浮筏式漂浮装置的南北走道的三维结构图；

图10是本发明的一种水面光伏浮筏式漂浮装置的南北走道的俯视图；

图11是本发明的一种水面光伏浮筏式漂浮装置的主通道的三维结构图；

图12是本发明的一种水面光伏浮筏式漂浮装置的第一浮箱的三维结构图；

图13是本发明的一种水面光伏浮筏式漂浮装置的第二浮箱的三维结构图；

图14是本发明的一种水面光伏浮筏式漂浮装置的第二浮箱的全剖视图。

其中:1.子阵单元，111.双玻压块，1111.上压块，1112.橡胶垫，1113.下压块，112.太阳能电池板，113.支架，1131.固定端，1134.安装槽，12.第一浮箱，121.第一支耳，13.浮箱连接杆，14.平台横梁，15.第一格栅；2.侧走道；3.南北走道；4.主通道；5.第二网框，51.第二浮箱，511.第二支耳，512.XPS材料；6.第二格栅。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-图14所示的本发明的一种水面光伏浮筏式漂浮装置的具体实施例，其包括若干个阵列布置的子阵单元1，每个子阵单元1均包括浮置于水面上的第一网框，第一网框由多根相互平行的浮箱连接杆13和多根相互平行的平台横梁14通过螺栓搭接构成，平台横梁14位于浮箱连接杆13上方；第一网框上设有多个成对安装于两根平台横梁14上的支架113，每个支架113的底部均设有与平台横梁14配合连接的安装槽1134，安装槽1134的槽口朝向水面，每对成对设置的支架113顶面均构成一个倾斜面，每个倾斜面上均安装有太阳能电池板112。

首先安装人员可将两个支架113通过底部的安装槽1134滑设或套设在两根平台横梁14上，然后将通过不锈钢螺栓将其固定，接着将每块太阳能电池板112分别安装在不同成对的支架113构成的倾斜面上，并且倾斜朝向阳光照射角度最佳和时间最长的位置。结构简单且牢固；滑套式安装并通过螺栓固定，安装十分方便，安装效率高；大大降低了安装人员作业强度。在使用过程中，本实施例的安装槽1134两侧槽壁紧贴于平台横梁14上，侧向迎风后受力面积大，抗风能力强，不会晃动，而上方的连接螺栓并不受剪力，使用寿命长，可靠性加强。当采用外部的防漂锚或缆绳固定后，能保证太阳能光伏水面电站长期稳定地漂浮在水面上。此外，本实施例的支架113高度低，重心低，因此本实施例的子阵单元1构成的太阳能光伏发电系统的重心离水平面的距离较低，对抗风力和水浪影响的能力强。

本实施例通过多个子阵单元1构成为一个整体后，可以使整个漂浮系统的受力分散，使其能承受更大的外力，极大地提高了整个漂浮系统的稳定性和耐候性。其次，结构简单，零部件数量少，安装方便，且连接的牢固度高，使用寿命长。第三，安装槽1134两侧槽壁紧贴于平台横梁14上，侧向迎风后受力面积大，不会晃动；并且本实施例的支架113的安装结构可以使得太阳能组件的安装高度得以降低，以显著降低水面光伏发电系统的重心，抗风能力强。

具体地，每一对支架113均设于两根相邻的平台横梁14上，每个支架113的两端均设有固定端1131，安装槽1134设于固定端1131下部，固定端1131通过螺栓固定于平台横梁14上；太阳能电池板112均通过双玻压块111安装于倾斜面上；支架113的材料可以为钢材或者铝合金型材。结构简单且连接牢固，安装方便。具体地，支架113及其固定端1131可通过一根铝型材、C型钢或槽钢钣金弯曲而成，如图4和5所示，支架113呈楔形的拱桥状，形成一端高一端低的倾斜的顶面，因此两个成对并列设置于两根平台横梁14上的支架113的顶面位于同一平面上，构成一个用于安装太阳能电池板112的倾斜面，结构简单并且重量轻，制造安装方便。

具体地，第一网框下方矩阵布置有多个第一浮箱12，第一浮箱12的上部通过螺栓固定于两根相邻的浮箱连接杆13上；第一网框上安装有多条由第一格栅15构成的栅板通道，太阳能电池板112沿平台横梁14的方向排列，栅板通道垂直通至太阳能电池板112的排列中。第一浮箱12呈矩阵布置且分散均布于第一网框下方，受力分散，稳定性高。正是由于第一浮箱12的矩阵分散设置，使得各子阵单元1受力均匀，稳定性高；安装和检维修时，相关人员在栅板通道上才能平稳走动，不易晃动而摔倒，进一步提高了安装和检维修的工作效率，降低了相关人员的作业强度。

进一步地，浮箱连接杆13和平台横梁14的材料为钢材或者铝合金型材。优选地，浮箱连接杆13可为铝合金型材、L型钢或角钢，并且一个翼板水平设置；平台横梁14可为铝合金型材、C型钢或槽钢，并且安装槽1134水平朝向一侧；平台横梁14的下侧翼板与浮箱连接杆13的水平设置的翼板螺栓连接。该结构方便螺栓定位和穿设连接，并且浮箱连接杆13便于安装各个浮箱，平台横梁14上部便于安装各个格栅板和光伏组件，平台横梁14可为铝合金型材、C型钢或槽钢，截面积大，抗弯能力强，便于在上部安装各个部件，安装方便，结构简单，强度高。

具体地，两个浮箱连接杆13的水平设置的翼板设于外侧，便于将第一浮箱12安装于所在的第一网框的单元格内，安装方便，结构牢固。

进一步地，第一浮箱12的两侧分别设有若干个第一支耳121，第一支耳121螺栓固定于浮箱连接杆13上；第一支耳121可直接搭靠在浮箱连接杆13上，使第一浮箱12位于第一网框的单元格内，安装方便，结构牢固。

进一步地，如图1所示，水面光伏浮筏式漂浮装置还包括若干个矩阵布置的通道单元，每个通道单元均包括主通道4、两个南北走道3和两个侧走道2，主通道4和两个侧走道2相互平行，两个南北走道3垂直设于主通道4的两端，主通道4、两个南北走道3与每个侧走道2均构成一个呈口字型的漂浮布置区，漂浮布置区的外缘走道下方设有形状相匹配的第二网框5，若干个子阵单元1通过第二网框5和第一网框固定拼接后矩阵布置于漂浮布置区中；第二网框5的下部均匀安装有第二浮箱51；栅板通道的两端分别连通主通道4和侧走道2；侧走道2和主通道4上均匀排布有多个第二格栅6，第二格栅6和第二浮箱51间隔设置。主通道4、两个南北走道3和两个侧走道2构成两个第二网框5，并形成“日”字形，同时每个子阵单元1内部的栅板通道连通主通道4和侧走道2，使每个子阵单元1融入整体中，便于安装和检维修。南北走道3和浮箱连接杆13同向南北设置，主通道4、侧走道2和平台横梁14同向东西设置。本实施例还可将多个通道单元如瓷砖状拼接而成，标准化设置，便于安装；并且可根据水面面积调整尺寸，可大型化发展，进一步利用水面资源，提高发电量；并且各个通道和走道均连通，便于相关管线铺设，便于相关人员走动，有机地合成为一体。

进一步地，由于第二浮箱51不仅仅起到浮动支撑第二网框5的作用，还需支撑人员走动；因此第二浮箱51的四周侧面上均固定有第二支耳511，第二浮箱51通过第二支耳511螺栓连接于第二网框5的单元格中，连接结构牢固，人员走动不会晃动。具体地，相对两侧的第一支耳121可直接搭设在浮箱连接杆13上并螺栓紧固，另外两侧的第一支耳121通过螺栓紧固于平台横梁14的下侧面，使第二浮箱51位于第二网框5的单元格内，安装方便，结构牢固。

优选地，倾斜面的倾斜角度为10°～25°，可使得迎风面积和日照强度达到一个最佳的平衡值。

进一步地，双玻压块111包括上压块1111和下压块1113，的上压块1111和下压块1113在彼此相对的侧面上分别嵌设有橡胶垫1112，各双玻压块111通过螺栓成对安装在每个支架113顶面的上下两侧，太阳能电池板112的上下两端分别由双玻压块111中间的橡胶垫1112所夹持；连接牢固，安装方便。上压块1111和下压块1113可通过型材制造，并穿设卡接，制造安装方便。橡胶垫1112抗摩擦能力强，可防止太阳能电池板112滑脱。进一步地，橡胶垫1112的表面可均布多个纵向条纹，并且橡胶垫1112，因此增加了接触面积，进一步避免太阳能电池板112滑脱，夹持能力强。

进一步地，第一浮箱12为六面全封闭式的箱体，第一支耳121与第一浮箱12一体注塑成型；第二浮箱51为底部开口并朝向水底的盖形箱体，第二支耳511与第二浮箱51一体注塑成型，第二浮箱51的内部填充有XPS材料512，XPS材料512与第二浮箱51内壁采用胶水固定。

由于第一浮箱12仅起到浮动支撑的作用，因此，第一浮箱12为六面全封闭式的箱体，制造方便，性价比高。第一支耳121与第一浮箱12一体注塑成型，增强了连接强度，可靠性高。

由于第二浮箱51不仅仅起到浮动支撑第二网框5的作用，还需支撑人员走动，因此，第二浮箱51的结构方便制造和安装，内置的XPS材料512增强了第二浮箱51的浮力，便于支撑走动的人员重量。XPS材料512具有极低的吸水率、较高的抗压强度、抗老化性且稳定性强等特点，十分适用于于本实施例的第二浮箱51，可靠性高。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。