水面漂浮式光伏发电施工方法与流程

本发明属于光伏发电施工技术领域，具体地，涉及一种水面漂浮式光伏发电施工方法。

背景技术：

光伏发电项目具有建设周期短、安全可靠、无噪声、低污染、可就地发电且太阳能资源无地域限制，分布广泛且可再生的优点。光伏发电系统一般都应用于陆地环境，然而对于地面光伏，日益稀缺的土地资源对大型地面光伏电站的制约效应已日益凸显，水面漂浮式光伏发电是一种新式光伏，利用在浮体上架设光伏组件串联漂浮在水面上进行发电，无需占用宝贵的土地资源，转向更为广阔的水域空间，同时可以在水下进行渔业养殖，实现渔业经济和能源发电的“双赢”。

水面漂浮式光伏发电施工安装面积大，结构组件多，连接工作量大，水面操作场地受限，安装难度加大；箱变浮体体积大，平台焊接工作量多，重量较重，增加了防变形、浮体检漏及吊装的难度。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种水面漂浮式光伏发电施工方法，充分利用水面空间搭建组装平台，将光伏组件方阵分成若干小方阵在平台上流水线组装，小方阵组装完成后成列推入水中，用拖船将小方阵拖到预定位置，汇流箱、逆变器直接安装在浮体上。箱变安装在浮动式箱变平台上，平台在地面组装焊接完成，整体吊装入水后锚固于岸边，再进行箱变及辅件的吊装，安装完成后用拖船拖到预定位置锚固，最后再连接成一个整体光伏发电系统。利用光伏阵列将太阳能转换成为直流电能，通过汇流箱输送至逆变器，由逆变器将直流电逆变成交流电，再通过变压器变压并入电网。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

水面漂浮式光伏发电施工方法，包括如下步骤：

步骤s1、材料、设备准备

步骤s2、水下地形勘察及障碍物清理

施工前需准确勘测水域水深及水下地形地貌，以枯水期水位参照，枯水期水深大于2m的区域属于光伏漂浮平台利于布置区域；水深小于2m时，分析障碍物类型，根据不同类型采取相应合理的措施：

步骤s3、施工平台搭建

1)搭设0.8-1m高度的平台作为组件安装平台，平台入水部分设置10度倾角的斜坡，组装平台采用漂浮式结构，平台主体框架采用槽钢和角钢焊接而成，框架下面用浮筒或油桶支撑，平台表面用木板铺平，边缘用脚手管设置围栏，入口处搭设物料运输通道；

2)在平台上铺设导轨，按照主浮筒间距，每个主浮筒使用两根导轨；

步骤s4、锚固系统安装

1)在水面建立网络坐标系统，准确设置抛锚点位置，依据施工水域等深线图准确计算锚链长度，采用gps进行定位；

2)锚固系统采用发电单元四周抛混凝土块的锚固方式；

3)预制块运输采用作业船运输，抛锚采用浮吊船准确放置锚块，抛锚后采用浮标标识并编号，抛锚工作应在浮体平台安装前完成；

步骤s5、支架组件安装

1)准备相应的安装工具及材料；

2)组件安装前检查组件的外观及各部件应完好无损；

3)将前立柱与后立柱分别安装在主浮体t型凸起部位，铝合金支架与浮体采用夹紧的形式连接，在铝合金支架中事先预装好带有塑料件限位的不锈钢螺母，螺母贴在螺栓方向的铝合金壁上，将铝合金立柱放置在t型凸起处，左右距离均衡，使用电动扳手将铝合金前后立柱用m8不锈钢螺栓与t形凸起预紧；

4)将电池组件放置在前后立柱托架上，对准螺栓孔位置，使用m8不锈钢螺栓将放好胶条的托架与压块锁紧，注意压紧电池板，最后调整电池板平整度，将所有螺栓锁紧，电池组件与主浮块安装完毕；

步骤s6、浮体拼接安装就位

1)按照浮体安装示意图将连接好的主浮体与副浮体边浮体按照安装位置在施工平台上排好，主浮体放置在导轨上；

2)注意拉耳的上下位置，拉耳由上到下分别为边浮体-副浮体-主浮体，使用塑料螺栓锁紧，螺栓由下向上，螺母在上；

3)待单阵列安装完毕后使用保险栓将螺母与螺栓锁死；

4)阵列最外侧安装拉耳加强板为后面锚固连接做准备；

5)根据施工平台的范围，在平台上预安装6-8排后将安装好的浮体推入水中一半，然后继续拼接，浮体与浮体之间采用耳板连接，中间预留空隙，设有30°弯折量；

6)如阵列内部含有锚固点，则需要在安装过程中注意将十字锚固连接板预先安装到位；

7)重复以上步骤直到单阵列安装完毕，将安装好的阵列拖到其实际位置，进行锚固；

步骤s7、汇流箱的安装

用镀锌角钢制作汇流箱固定支架，将汇流箱支架固定于浮体上，汇流箱安装应可靠接地；

步骤s8、逆变器的安装

用镀锌角钢制作逆变器固定支架，将逆变器支架固定于浮体上，支架的角度后仰≤15°安装，以利于机器散热，不可将逆变器前倾、水平、倒置、后仰过大以及侧倾安装；

步骤s9、箱变的安装

1)按照组装图纸将浮体与桁架在地面进行最大程度的组合，浮体装置在安装前严格进行浮体检漏试验，合格后进行安装，桁架采用焊接的方式连接，桁架的主、次梁焊接等级为1级，浮体装置与桁架采用m20的螺栓进行连接，安装完成后采用吊车将浮动式箱变平台整体吊入水中，并在岸边进行锚固；

2)箱变吊装：预先确定好箱变专用浮体平台中心线与箱变重心位置并标识清楚，确保吊装时箱变重心与浮体平台中心吻合，并校核调节整体稳定性，确保平台在水平度达到要求后，再固定；箱变拖运应选择无风天气进行，拖运时要缓慢，同时采取措施，确保平稳；

步骤s10、电缆线敷设连接

1)光伏方阵内的电缆连接:通过太阳能光伏组件自带的引出线连接，此电线连接在光伏组件上直接连接完成；对方阵的引出电缆线进行正负极标识，光伏组件连接敷设方式为：mc插头、插座连接，p(+)/n(-)线连接；

2)光伏组件串联的连线完成后通过电缆桥架集中至汇流箱内，各汇流箱电缆线经电缆桥架通过直流电缆统一连接到区域逆变器内，区域逆变器将电流转换后通过低压电缆连接至箱式变压器内，各区域箱变通过通过专用浮体通道牵引至岸边，连接至升压站并入电网系统内部；

步骤s11、接地安装

水面部分利用截面为50mm镀铜钢绞线沿过道浮体及中间检修通道敷设，作为光伏区域水平接地干线，设有桥架的区域镀铜钢绞线沿桥架内部敷设，无桥架的区域沿过道浮体边沿敷设，在经常有人出入的区域应采取穿管或其他保护措施，浮体厂家应考虑接地钢绞线的固定措施，垂直接地极采用铜块安装于水下於泥中，中间采用载面为50mm铜缆相连，铜缆的长度应考虑水位变化、方阵移动及后续沉降的影响；

设备接地：箱变利用50×5镀铜扁钢与设备基础连接，最终经2根50mm接地铜线与光伏区主网连接，组串式逆变器及交流汇流箱采用16mm软线就近与接地网可靠连接，接地线与设备之间采用螺栓连接，接地线与主接地网之间采用专用连接端子连接；

步骤s12、设备试验及系统调试

所有设备安装及接线工作完成后，经过调试单位对箱式变压器、逆变器及光伏方针的参数进行实测，与出厂试验报告进行对比，相关数据满足设计要求，完成水面漂浮式光伏发电施工。

进一步地，步骤s1的具体过程如下：

1)开工前，材料设备及厂家技术资料应到货齐全；

2)根据图纸和装箱清单，认真清点设备，对设备的规格及外观进行全面检查，并用记号笔进行编号，应无缺件、损坏件和与图纸不符件,设备无变形、损伤和锈蚀。

3、根据权利要求1所述的水面漂浮式光伏发电施工方法，其特征在于，步骤s2中水深小于2m障碍物类型为树木、废弃建筑等易清理形式障碍物用水上挖机拆除、破坏、摊平，达到漂浮平台安装条件；水深小于2m障碍物类型为大面积山丘形凸起时，应避开此区域施工。

进一步地，步骤s4的2)中锚块采用梯形结构钢筋混凝土预制块；锚链采用热镀锌材料，热镀锌平均厚度不低于120μm，材质为碳钢q235b，钢索索环粗细径不小于10mm。

进一步地，步骤s7所述汇流箱安装应符合以下规定：

(1)位置正确、部件齐全、箱体开孔合适、切口整齐；无绞线现象，油漆完整、盘内外清洁、箱盖开关灵活、回路编号齐全、接线整齐、pe保护地线安装明显、牢固；导线截面、相色符合规范规定；

(2)汇流箱外壳应有明显可靠的pe保护地线；但pe保护地线不允许利用箱体或盒体串连，汇流箱内刀闸及保险等均应处于断路状态。

进一步地，步骤s8所述逆变器安装应符合以下规定：

①在进行逆变器安装之前，务必保证其未进行电气连接和通电；

②逆变器与周围物体之间的距离应满足以下条件：左侧距离≥200mm；右侧距离≥300mm；上部距离≥500mm；底部距离≥600mm；前方距离≥1000mm，确保逆变器底部到地面的距离不超过730mm；

③确保逆变器的安装环境通风良好，散热片无遮挡；

④在安装接线过程中，须打开机箱的维护腔门，除了连接交流线和通信线之外，禁止对机箱内部的其他部分进行操作。

本发明的有益效果：

(1)本发明采用设立浮体、组件组装平台，将一个方阵分成若干小方阵在平台上组装完成后，将浮体连同已组装完成的小方阵从平台上整体移入水中，入水后再用拖船将小方阵拖到指定位置，最后再连成统一整体，减少水面作业时间，提高施工效率；

(2)本发明的浮体装置、桁架等箱变平台大件采用最大程度的地面组合，并严格进行浮体检漏试验，提高了组合和焊接质量，有效保证箱变的安装质量，同时降低安装作业的安全风险；

(3)本发明事先对主浮体、副浮体、边浮体的安装位置进行排版，安装前使用定位工具对导轨进行定位和固定，主浮体放置在导轨上，副浮体、边浮体按安装位置排列，保证安装质量和成型效果；

(4)本发明的浮体与浮体之间采用耳板连接，中间预留空隙，设有30°弯折量，避免入水时对浮体的挤压；

(5)本发明的水面漂浮式光伏发电施工方法能够提高施工质量和施工效率，取得显著的经济和社会效益，具有广阔的推广应用前景。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为浮体安装示意图；

图2为主浮体与立柱安装示意图；

图3为拉耳安装示意图；

图4为塑料螺栓安装示意图；

图5为塑料螺栓安装示意图；

图6为外部拉耳加强板示意图所示。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

水面漂浮式光伏发电施工方法，包括如下步骤：

步骤s1、材料、设备准备

1)开工前，材料设备及厂家技术资料应到货齐全；

2)根据图纸和装箱清单，认真清点设备，对设备的规格及外观进行全面检查，并用记号笔进行编号，应无缺件、损坏件和与图纸不符件,设备无变形、损伤和锈蚀；

步骤s2、水下地形勘察及障碍物清理

施工前需准确勘测水域水深及水下地形地貌，以枯水期水位参照，枯水期水深大于2m的区域属于光伏漂浮平台利于布置区域；水深小于2m时，分析障碍物类型，根据不同类型采取相应合理的措施：

1)水深小于2m障碍物类型为树木、废弃建筑等易清理形式障碍物用水上挖机拆除、破坏、摊平，达到漂浮平台安装条件；

2)水深小于2m障碍物类型为大面积山丘形凸起时，应避开此区域施工；

步骤s3、施工平台搭建

1)搭设0.8-1m高度的平台作为组件安装平台，平台入水部分设置10度倾角的斜坡，组装平台采用漂浮式结构，平台主体框架采用槽钢和角钢焊接而成，框架下面用浮筒或油桶支撑，平台表面用木板铺平，满足承重及安装要求，边缘用脚手管设置围栏，入口处搭设物料运输通道，以保证施工安全和方便材料运输；

2)在平台上铺设导轨，按照主浮筒间距，每个主浮筒使用两根导轨，提高浮体入水的便捷性，同时防止安装好的漂浮系统推入水中时被平台划伤；

步骤s4、锚固系统安装

1)在水面建立网络坐标系统，准确设置抛锚点位置，依据施工水域等深线图准确计算锚链长度，采用gps进行定位；

2)锚固系统采用发电单元四周抛混凝土块的锚固方式，锚块采用梯形结构钢筋混凝土预制块，单重约1t；锚链采用热镀锌材料，热镀锌平均厚度不低于120μm，材质为碳钢q235b，钢索索环粗细径不小于10mm，整个浮体锚固系统设计须可以抵抗30m/s的暴风影响；

3)预制块运输采用作业船运输，抛锚采用浮吊船准确放置锚块，抛锚后采用浮标标识并编号，方便下一步与平台锚固，抛锚工作应在浮体平台安装前完成；

步骤s5、支架组件安装

1)准备相应的安装工具及材料(如：电动扳手，不锈钢螺栓，铝合金支架等)；

2)组件安装前应检查组件的外观及各部件应完好无损；

3)将前立柱与后立柱分别安装在主浮体t型凸起部位，铝合金支架与浮体采用夹紧的形式连接，在铝合金支架中事先预装好带有塑料件限位的不锈钢螺母，需注意塑料限位件是有方向性的，螺母贴在螺栓方向的铝合金壁上，将铝合金立柱放置在t型凸起处，左右距离均衡，使用电动扳手将铝合金前后立柱用m8不锈钢螺栓(配一平一弹)与t形凸起预紧，如图2所示，1为主浮体，11为后立柱，12为前立柱，将两个前立柱12和两个后立柱11分别安装在主浮体1的t型凸起部位；

4)将电池组件放置在前后立柱托架上，对准螺栓孔位置，使用m8不锈钢螺栓将放好胶条的托架与压块锁紧，注意要压紧电池板，最后调整电池板平整度，将所有螺栓锁紧，电池组件与主浮块安装完毕；

步骤s6、浮体拼接安装就位

1)按照浮体安装示意图将连接好的主浮体与副浮体边浮体按照安装位置在施工平台上排好，主浮体放置在导轨上，如图1所示，1-主浮体，2-副浮体，3-第一边浮体，4-第二边浮体，5-导轨；

2)注意拉耳的上下位置，拉耳由上到下分别为边浮体-副浮体-主浮体，目的是保证安装好的浮体上表面是一个平面，使用塑料螺栓锁紧，螺栓由下向上，螺母在上，方便锁紧，如图3所示；

3)待单阵列安装完毕后使用保险栓将螺母与螺栓锁死，防止在使用过程中螺母脱开，塑料螺栓有两种规格，一种短螺栓使用在两个浮体耳朵连接位置，一种长螺栓使用在超过两个耳朵连接的位置及拉耳加强板位置，如图4、5所示，6-塑料螺栓，7-保险栓；

4)阵列最外侧安装拉耳加强板为后面锚固连接做准备，如图6所示，8-拉耳加强板；

5)根据施工平台的范围，可在平台上预安装6-8排后将安装好的浮体推入水中一半约3-4排，然后继续拼接，成为流水线作业，节约时间，提高效率，浮体与浮体之间采用耳板连接，中间预留空隙，设有30°弯折量，保证入水的便捷性及安全性；

6)如阵列内部含有锚固点，则需要在安装过程中注意将十字锚固连接板预先安装到位；

7)重复以上步骤直到单阵列安装完毕，将安装好的阵列拖到其实际位置，进行锚固；

步骤s7、汇流箱的安装

1)用镀锌角钢制作汇流箱固定支架，将汇流箱支架固定于浮体上，汇流箱安装应可靠接地；

2)汇流箱安装应符合以下规定：

(1)位置正确、部件齐全、箱体开孔合适、切口整齐；无绞线现象，油漆完整、盘内外清洁、箱盖开关灵活、回路编号齐全、接线整齐、pe保护地线安装明显、牢固；导线截面、相色符合规范规定；

(2)汇流箱外壳应有明显可靠的pe保护地线；但pe保护地线不允许利用箱体或盒体串连，汇流箱内刀闸及保险等均应处于断路状态；

步骤s8、逆变器的安装

1)用镀锌角钢制作逆变器固定支架，将逆变器支架固定于浮体上，支架的角度后仰≤15°安装，以利于机器散热，不可将逆变器前倾、水平、倒置、后仰过大以及侧倾安装；

2)逆变器安装应符合以下规定：

①在进行逆变器安装之前，务必保证其未进行电气连接和通电；

②逆变器与周围物体之间的距离应满足以下条件：左侧距离≥200mm；右侧距离≥300mm；上部距离≥500mm；底部距离≥600mm；前方距离≥1000mm，以保证有足够的安装及散热空间，为了便于安装，请确保逆变器底部到地面的距离不超过730mm；

③确保逆变器的安装环境通风良好，散热片无遮挡；

④在安装接线过程中，须打开机箱的维护腔门，除了连接交流线和通信线之外，禁止对机箱内部的其他部分进行操作；

步骤s9、箱变的安装

1)按照组装图纸将浮体与桁架在地面进行最大程度的组合，浮体装置在安装前应严格进行浮体检漏试验，合格后方可安装，桁架采用焊接的方式连接，桁架的主、次梁焊接等级为1级，浮体装置与桁架采用m20的螺栓进行连接，安装完成后采用吊车将浮动式箱变平台整体吊入水中，并在岸边进行锚固；

2)箱变吊装：预先确定好箱变专用浮体平台中心线与箱变重心位置并标识清楚，确保吊装时箱变重心与浮体平台中心吻合，并校核调节整体稳定性，确保平台在水平度达到要求后，再固定；为了确保箱变安全拖运到指定位置，箱变拖运应选择无风天气进行，拖运时要缓慢，同时采取措施，确保平稳；

步骤s10、电缆线敷设连接

1)光伏方阵内的电缆连接:通过太阳能光伏组件自带的引出线连接，此电线连接在光伏组件上直接连接完成；在此位置的电线连接中，必须对方阵的引出电缆线进行正负极标识，光伏组件连接敷设方式为：mc插头、插座连接，p(+)/n(-)线连接，

2)光伏组件串联的连线完成后通过电缆桥架集中至汇流箱内，各汇流箱电缆线经电缆桥架通过直流电缆统一连接到区域逆变器内，区域逆变器将电流转换后通过低压电缆连接至箱式变压器内，各区域箱变通过通过专用浮体通道牵引至岸边，连接至升压站并入电网系统内部；

步骤s11、接地安装

水面部分利用截面为50mm镀铜钢绞线沿过道浮体及中间检修通道敷设，作为光伏区域水平接地干线，设有桥架的区域镀铜钢绞线沿桥架内部敷设，无桥架的区域沿过道浮体边沿敷设，在经常有人出入的区域应采取穿管或其他保护措施，浮体厂家应考虑接地钢绞线的固定措施，垂直接地极采用铜块安装于水下於泥中，中间采用载面为50mm铜缆相连，铜缆的长度应考虑水位变化、方阵移动及后续沉降的影响；

设备接地：箱变利用50×5镀铜扁钢与设备基础连接，最终经2根50mm接地铜线与光伏区主网连接，组串式逆变器及交流汇流箱采用16mm软线就近与接地网可靠连接，接地线与设备之间采用螺栓连接，接地线与主接地网之间采用专用连接端子连接；

步骤s12、设备试验及系统调试

所有设备安装及接线工作完成后，经过调试单位对箱式变压器、逆变器及光伏方针的参数进行实测，与出厂试验报告进行对比，相关数据满足设计要求，完成水面漂浮式光伏发电施工。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。