适应于高纬度区域的大规格光伏组件安装的全HDPE式漂浮系统的制作方法

适应于高纬度区域的大规格光伏组件安装的全hdpe式漂浮系统
技术领域
1.本实用新型涉及光伏发电技术领域，具体地指一种适应于高纬度区域的大规格光伏组件安装的全hdpe式漂浮系统。


背景技术：

2.全hdpe式漂浮系统是全球使用最广泛的水面光伏漂浮系统，在整个水面光伏成本的组成中，全hdpe漂浮系统的成本占比较大。为了安全起见，单个光伏组件与架设单个光伏组件的单个全hdpe式组件浮体之间的安装固定点间距具有一定的要求(即：安装固定点间距＝单个光伏组件东西向长度/2
±
50mm)。随着光伏行业的快速发展，单个光伏组件的容量不断增加，尺寸不断增大，其与单个全hdpe式组件浮体之间的安装固定点间距要求也在不断增大。全hdpe漂浮式水面光伏电站中单个光伏组件的四个安装点需固定在同一个全hdpe式组件浮体上，因此随着单个光伏组件尺寸的增大，单个全 hdpe式组件浮体的尺寸规格也需要不断增大。
3.同时，随着漂浮式水面光伏的不断推广应用，越来越多的水面光伏电站逐渐向纬度较高的区域发展。在北方高寒区域，光伏组件前后排之间的阴影间距较宽，需要增加单个全hdpe式组件浮体南北向的长度尺寸，更加剧了全hdpe式组件浮体的生产难度。
4.全hdpe式组件浮体一般采用吹塑工艺生产，较大的产品尺寸需要超大型吹塑机生产，这种吹塑机数量少且耗电量较大，能效不高；且随着全hdpe式组件浮体尺寸规格的增大，浮体工艺要求更严苛，不利于浮体壁厚生产均匀，全hdpe式组件浮体的生产成品率、生产速度均有降低，这不利于光伏电站的快速建设推进。
5.例如：中国专利zl201821631423.3公开了一种水上光伏系统，利用水上承载装置支撑光伏组件，该承载装置上设置有用于支撑光伏组件的支撑板，且同侧支撑板的间距小于承载装置的尺寸；当需要支撑尺寸较大的光伏组件时(例如目前主流尺寸2280mm)，支撑板的安装固定点间距较大(大于1090mm)，该承载装置的宽度也较大，许多常规吹塑机无法生产；且该承载装置采用前后直连的拼接方式，前后排组件浮体之间的间距较小，不能满足高纬度区域的间距要求。中国专利cn201910188143.2、cn201910188151.7和zl201920318140.1公开了一种水面光伏支架，利用前、后支架将光伏组件固定在主浮体上，但由于主浮体采用了圆环状结构，前、后支架在主浮体上的安装固定点间距较窄，限制了支架固定光伏组件的安装固定点间距，导致即使是尺寸较小的光伏组件也难以满足安装固定点间距要求；若要满足较大光伏组件的安装固定点间距要求，其主浮体尺寸必须做的更大，这对浮体的吹塑生产提出了更加苛刻的要求，不利于行业的发展和进步。中国专利zl201820475611.5公开了一种漂浮式水上浮体阵列，其主浮体上设置凹陷作为固定光伏组件支架的受力点，这种设计最大程度利用了浮体的宽度来拓展其所能安装的光伏组件尺寸的大小，但由于浮体宽度与光伏组件的安装固定点间距一致，因此对于大型光伏组件还是会产生生产和安装方面的问题。中国专利 cn201911389139.9公开了一种分体支承式水上
光伏单元，利用间隔设置的两个以上的主浮体和固定架支撑光伏组件以降低成本，该设计可以灵活调整主浮体的间距以满足不同尺寸规格的光伏组件的安装，但光伏组件支撑点并非在一个浮体上，当受到风浪流或运维人员行走等力的作用时，光伏组件不同支撑点运动可能不一致，导致光伏组件受力，影响光伏组件的安全。中国专利cn202010451324.2和cn202010337826.2描述了一种类似专利cn201910294139.4的浮体平台，利用浮体的交叉布置将浮体一端的平台连续排布形成运维通道，光伏组件则安装在浮体平台中间位置，该设计方案减少了浮体平台的零件数量，可以提高安装效率、降低产品成本，但该方案的布置形式确定了浮体宽度必然等于光伏组件及其间距总长度的一半，随着光伏组件尺寸规格的增加(光伏组件尺寸逐渐超过了2300mm)，假设光伏组件间间距为100mm，则浮体宽度为1200mm，这超过了大部分吹塑机的生产能力，为吹塑工艺和机器提出了更高要求，无形中增加了浮体的成本，不利于光伏平价化进程。
6.目前，国内外提出的全hdpe式水面光伏漂浮系统大都未针对光伏组件尺寸增加进行特殊设计，也未考虑高纬度区域对较大光伏组件较大阴影间距的需求，使得高纬度区域的大尺寸规格的光伏组件难以推广，成为阻碍高纬度地区光伏平价化进程推进的绊脚石。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的就是要提供一种适应于高纬度区域的大规格光伏组件安装的全 hdpe式漂浮系统，不仅能够满足大规格光伏组件对安装固定点间距的要求，而且能够满足高纬度或低纬度区域对前后排光伏组件之间阴影间距的要求。
8.为实现上述目的，本实用新型研制出了一种适应于高纬度区域的大规格光伏组件安装的全hdpe式漂浮系统，包括用于固定支撑光伏组件的组件浮体单元，若干组所述组件浮体单元首尾依次相连构成南北向布置的组件浮体列，相邻所述组件浮体列之间连接有若干行东西向布置的走道浮体通道，南北向布置的所述组件浮体列与若干行东西向布置的走道浮体通道构成发电方阵，相邻发电方阵之间通过走道浮体通道连接有设备浮体通道；其特别之处在于：所述组件浮体单元包括南北向呈条状布置的全hdpe式组件浮体，所述组件浮体东西向长度小于光伏组件东西向长度的一半；所述组件浮体上架设有用于固定支撑光伏组件、且呈东西向布置的支架系统，所述组件浮体南北向任意一端或两端设有走道部分，所述走道部分与走道浮体通道之间形成东西向布置、且连续贯通的水上运维通道；仅通过调整支架系统东西向的长度，满足大规格光伏组件对安装固定点间距的安装要求；仅通过调整走道部分南北向的长度，满足高纬度区域光伏组件对前后排之间阴影间距的安装要求。
9.进一步地，所述支架系统包括设置在组件浮体上的立柱，所述立柱包括设置在前排的低位立柱和设置在后排的高位立柱，所述低位立柱和高位立柱之间能够形成倾斜角度；所述低位立柱顶端和高位立柱顶端均固定连接有用于固定支撑光伏组件、且呈东西向布置的檩条，每根所述檩条长度均大于或等于组件浮体东西向长度的一半，每根所述檩条两端与光伏组件固定连接，所述檩条与光伏组件之间的安装固定点间距随着檩条长度的增大而增大。
10.更进一步地，每根所述檩条均为倒l形檩条，每根所述檩条均通过其侧面设置的第一螺栓孔分别与所述低位立柱和高位立柱固定连接；每根所述檩条均通过其正面两端设有
的第二螺栓孔与光伏组件的安装孔固定连接，或者每根所述檩条均通过其正面两端固定的压块与光伏组件固定连接。
11.更进一步地，所述低位立柱通过底部设置的第三螺栓孔与组件浮体固定连接，所述低位立柱通过上侧边或顶部设置的第四螺栓孔与檩条固定连接；所述高位立柱通过底部设置的螺杆与组件浮体固定连接，所述高位立柱顶部设置有固定耳板，并通过固定耳板上开设的第五螺栓孔与檩条固定连接。
12.更进一步地，所述组件浮体为中空密封壳体结构，其四周对称设置有外凸或内凹式的第一浮体耳板，所述第一浮体耳上设有第六螺栓孔，相邻所述组件浮体首尾之间通过穿过第六螺栓孔的固定件实现连接；所述组件浮体上设置有用于安装低位立柱和高位立柱的内凹式支架平台，所述支架平台上设置有用于固定低位立柱和高位立柱的第七螺栓孔；所述组件浮体中间设置有用于增加组件浮体的水面线、且上下贯通的第一通孔；所述组件浮体四周设有用于增加结构强度的第一凹陷或凸起。
13.更进一步地，所述走道浮体通道包括用于连接相邻组件浮体列的长走道浮体，所述长走道浮体为中空密封壳体结构，其四周对称设置有外凸或内凹式的第二浮体耳板，所述第二浮体耳板上设有第八螺栓孔，相邻所述长走道浮体首尾之间通过穿过第八螺栓孔的固定件实现连接；所述长走道浮体上表面设置有用于防滑的第一防滑花纹；所述长走道浮体四周设有用于增加结构强度的第二凹陷或凸起。
14.更进一步地，所述走道浮体通道还包括用于连接在两个长走道浮体之间的短走道浮体，所述短走道浮体为中空密封壳体结构，其四周两侧对称设置有与第二浮体耳板相匹配的外凸或内凹式式的第三浮体耳板，所述第三浮体耳上均设有第九螺栓孔，相邻所述短走道浮体与长走道浮体之间通过穿过第九螺栓孔的固定件实现连接；所述短走道浮体上表面设置有用于防滑的第二防滑花纹。
15.更进一步地，所述设备浮体通道包括若干个设备浮体单元，所述设备浮体单元包括设备浮体，所述设备浮体上表面固定有若干条平行布置的底梁；所述设备浮体为中空密封壳体结构，其四周两侧对称设置有外凸或内凹式的第四浮体耳板，所述第四浮体耳板上均设有第十螺栓孔，相邻所述设备浮体之间通过穿过第十螺栓孔的固定件实现连接；所述设备浮体上表面设置有与底梁匹配的凹槽状轨道，所述轨道上设置有用于固定底梁的第十一螺栓孔，所述设备浮体上表面还设置有第三防滑花纹；所述设备浮体中间设有用于增加设备浮体的水面线、且上下贯通的第二通孔；所述设备浮体四周设有用于增加结构强度的第四凹陷或凸起；所述底梁为截面呈u形的长条状金属结构。
16.更进一步地，所述组件浮体内部空腔、长走道浮体内部空腔、短走道浮体内部空腔以及设备浮体内部空腔均填充有轻质不吸水材料，用于防止各自对应的浮体破损后进水沉没。
17.本实用新型的优点在于：
18.1.本实用新型通过在南北向呈条状布置的全hdpe式组件浮体上架设支架系统，利用支架系统满足大规格光伏组件关于安装固定点间距的要求，避免了增加全hdpe式组件浮体的尺寸规格，从而降低了全hdpe式组件浮体的加工难度和次品率；
19.2.本实用新型通过在南北向呈条状布置的全hdpe式组件浮体一端或两端设置走道部分，使走道部分与走道浮体通道之间共同形成东西向布置且连续贯通的水上运维通
道，仅需要增加全hdpe式组件浮体一端或两端的走道部分南北向长度尺寸即能够满足高纬度区域较大阴影间距的要求，而不需要增加走道浮体通道南北向的长度尺寸，降低走道浮体的成本，提高全hdpe式漂浮系统的经济性；
20.3.本实用新型设计的南北向呈条状布置的全hdpe式组件浮体，由于其东西向宽度小于常规组件浮体，能够降低组件浮体的成本，具有更好的经济优势；
21.4.本实用新型提出的漂浮系统能够根据实际的水上运维通道需求进行组装，实现一排光伏组件对应一条水上运维通道，或者两排光伏组件对应一条水上运维通道，或者多排光伏组件对应一条水上运维通道，无需对组件浮体或走道浮体进行更改，适应范围广；
22.5.本实用新型专利设计的设备浮体通道，利用设备浮体上固定的底梁将设备浮体并排固联形成局部刚性较强的设备浮体通道，将较重的电气设备重力分散至多个设备浮体进行共同承担，有效分解了设备浮体通道的局部负载，使设备浮体通道吃水更均衡、更稳定。
23.本实用新型适应于高纬度区域的大规格光伏组件安装的全hdpe式漂浮系统在高、低纬度水域均能适用，该系统中的全hdpe式组件浮体尺寸较小，对吹塑设备的规格要求不高，容易生产且产品成型率好，提高了高纬度区域发展漂浮式水面光伏电站的经济优势。
附图说明
24.图1是本实用新型的适应于高纬度区域的大规格光伏组件安装的全hdpe式漂浮系统的结构示意图；
25.图2是图1中安装光伏组件后的组件浮体列a的结构示意图；
26.图3是图2中安装光伏组件后的组件浮体单元a的结构示意图；
27.图4是图2中隐藏光伏组件后的组件浮体单元a的结构示意图；
28.图5是图4中组件浮体的结构示意图；
29.图6是图4中支架系统的结构示意图；
30.图7是图6中立柱的结构示意图；
31.图8是图6中檩条的结构示意图；
32.图9是图1中长走道浮体的结构示意图；
33.图10是图1中短走道浮体的结构示意图；
34.图11是图1中设备浮体通道e的结构示意图；
35.图12是图11中设备浮体单元e的结构示意图；
36.图13是图12中设备浮体的结构示意图；
37.图14是图12中底梁的结构示意图；
38.图15是图1中发电方阵d的结构示意图；
39.图16是实施例2中不设置走道部分的组件浮体列a的结构示意图；
40.图17是图16中组件浮体的结构示意图；
41.图18是实施例3中不开设第一通孔的组件浮体的结构示意图。
42.图中：组件浮体列a、组件浮体单元a、走道浮体通道b、发电方阵d、设备浮体通道e、设备浮体单元e；
43.组件浮体单元a包括：组件浮体1、支架系统2；
44.组件浮体1包括：第一浮体耳板1.1、第六螺栓孔1.2、支架平台1.3、第七螺栓孔 1.4、走道部分1.5、第一通孔1.6、第一凹陷或凸起1.7；
45.支架系统2包括：立柱2.1、低位立柱2.11、高位立柱2.12、螺杆2.13、第三螺栓孔2.14、固定耳板2.15、第五螺栓孔2.16、第四螺栓孔2.17、檩条2.2、第一螺栓孔2.21、第二螺栓孔2.22；
46.走道浮体通道b包括：长走道浮体3、短走道浮体4；
47.长走道浮体3包括：第二浮体耳板3.1、第八螺栓孔3.2、第一防滑花纹3.3、第二凹陷或凸起3.4；
48.短走道浮体4包括：第三浮体耳板4.1、第九螺栓孔4.2、第二防滑花纹4.3；
49.设备浮体单元e包括：设备浮体5、底梁6；
50.设备浮体5包括：第四浮体耳板5.1、第十螺栓孔5.2、轨道5.3、第十一螺栓孔5.4、第三防滑花纹5.5、第二通孔5.6、第四凹陷或凸起5.7；
51.光伏组件7。
具体实施方式
52.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
53.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对实用新型的限制。
54.实施例1：
55.如图1～15所示，本适应于高纬度区域的大规格光伏组件安装的全hdpe式漂浮系统，包括用于固定支撑光伏组件7的组件浮体单元a，若干组所述组件浮体单元a首尾依次相连构成南北向布置的组件浮体列a，相邻所述组件浮体列a之间连接有若干行东西向布置的走道浮体通道b，南北向布置的所述组件浮体列a与若干行东西向布置的走道浮体通道b构成发电方阵d，相邻发电方阵d之间通过走道浮体通道b连接有设备浮体通道e。
56.所述组件浮体单元a包括南北向呈条状布置的全hdpe式组件浮体1，所述组件浮体1东西向长度小于光伏组件7东西向长度的一半；所述组件浮体1上架设有用于固定支撑光伏组件7、且呈东西向布置的支架系统2，所述组件浮体1南北向任意一端设有走道部分1.5，所述走道部分1.5与走道浮体通道b之间形成东西向布置、且连续贯通的水上运维通道；仅通过调整支架系统2东西向的长度，满足大规格光伏组件7对安装固定点间距的安装要求；仅通过调整走道部分1.5南北向的长度，满足高纬度区域光伏组件7对前后排之间阴影间距的安装要求。
57.本实用新型通过在南北向呈条状布置的全hdpe式组件浮体一端或两端设置走道
部分，使走道部分与走道浮体通道之间共同形成东西向布置且连续贯通的水上运维通道，仅需要增加全hdpe式组件浮体一端或两端的走道部分南北向长度尺寸即能够满足高纬度区域较大阴影间距的需求，而不需要增加走道浮体通道南北向的长度尺寸，降低走道浮体的成本，提高全hdpe式漂浮系统的经济性。全hdpe式组件浮体1尺寸较小，对吹塑设备的规格要求不高，容易生产且产品成型率好。该系统在高、低纬度水域均能适用，尤其是在高纬度区域，由于光伏组件7阴影较长，常规漂浮系统只能通过增大走道浮体通道b南北向宽度的方式增加前后排光伏组件7之间间距，避免前排光伏组件7 对后排光伏组件7造成阴影遮挡影响发电。
58.该系统可利用其自身一体成型的特点，仅增加组件浮体1南北向长度，即可增加前后排光伏组件7之间的间距，降低了高纬度地区发展漂浮式水面光伏电站的浮体成本，提高了高纬度区域发展漂浮式水面光伏电站的经济优势。
59.优选地，所述支架系统2包括设置在组件浮体1上的立柱2.1，所述立柱2.1包括设置在前排的低位立柱2.11和设置在后排的高位立柱2.12，所述低位立柱2.11和高位立柱2.12之间能够形成倾斜角度；所述低位立柱2.11顶端和高位立柱2.12顶端均固定连接有用于固定支撑光伏组件7、且呈东西向布置的檩条2.2，每根所述檩条2.2长度均大于或等于组件浮体1东西向长度的一半，每根所述檩条2.2两端与光伏组件7固定连接，所述檩条2.2与光伏组件7之间的安装固定点间距随着檩条2.2长度的增大而增大。
60.具体地，所述低位立柱2.11和高位立柱2.12之间形成的倾斜角度，便于光伏组件7 以一定的倾角固定。每根所述檩条2.2长度大于组件浮体1东西向的长度，且大于或等于光伏组件7东西向长度的一半。
61.优选地，每根所述檩条2.2均为倒l形檩条，每根所述檩条2.2均通过其侧面设置的第一螺栓孔2.21分别与所述低位立柱2.11和高位立柱2.12固定连接；每根所述檩条 2.2均通过其正面两端设有的第二螺栓孔2.22与光伏组件7的安装孔固定连接，或者每根所述檩条2.2均通过其正面两端固定的压块与光伏组件7固定连接。
62.具体地，可以通过螺栓将檩条2.2和光伏组件7的安装孔直接固定，也可将压块底座固定在檩条2.2两端上，通过压块将光伏组件7固定在檩条2.2上。所述檩条2.2与光伏组件7之间的安装固定方式不作为本发明的限制。
63.优选地，所述低位立柱2.11通过底部设置的第三螺栓孔2.14与组件浮体1固定连接，所述低位立柱2.11通过上侧边或顶部设置的第四螺栓孔2.17与檩条2.2固定连接；所述高位立柱2.12通过底部设置的螺杆2.13与组件浮体1固定连接，所述高位立柱2.12 顶部设置有固定耳板2.15，并通过固定耳板2.15上开设的第五螺栓孔2.16与檩条2.2 固定连接。
64.所述支架系统2的特点在于，采用其长度大于光伏组件7东西向长度一半的檩条2.2 与光伏组件7固定连接，满足大规格光伏组件7关于安装固定点间距的要求，避免了增加全hdpe式组件浮体的尺寸规格，更易生产，从而降低了全hdpe式组件浮体的加工难度和次品率。
65.优选地，所述组件浮体1为中空密封壳体结构，其四周对称设置有外凸或内凹式的第一浮体耳板1.1，所述第一浮体耳板1.1上设有第六螺栓孔1.2，相邻所述组件浮体1 首尾之间通过穿过第六螺栓孔1.2的固定件实现连接；所述组件浮体1上设置有用于安装低位立柱2.11和高位立柱2.12的内凹式支架平台1.3，所述支架平台1.3上设置有用于固定低位立
相连形成宽敞通长的设备浮体通道e，所述多个底梁6形成了底梁系统。所述设备浮体通道e的特点是：由于并排固联的设备浮体5是通过金属底梁系统固定连接，具有较强的局部刚度，在支撑汇流箱、逆变器等较重设备时，能够将该设备重力通过底梁系统分散至多个设备浮体上，不至于局部过重导致局部吃水较大，其他地方吃水较小；其次底梁系统能够有效地为电气设备、电缆、锚固系统固定支架的安装提供支撑导轨，仅需调整这些固定支架的底座间距即可完成安装，通用性更好。
74.如图1所示，本实用新型将所述组件浮体单元a沿东西向短边相互拼接形成组件浮体列a，组件浮体列a之间通过长走道浮体4相连，形成发电方阵d；长走道浮体4与组件浮体1上的走道部分1.5形成了连续贯通的水上运维通道；长走道浮体4之间若无走道部分1.5，则使用短走道浮体3进行连接并形成连续运维通道。发电方阵d之间通过长走道浮体4与设备浮体通道e相连，形成完整的水面光伏漂浮系统。
75.实施例2：
76.如图16～17所示：本实施例的结构与实施例1基本相同，不同之处在于：组件浮体 1不设置走道部分1.5，能够适用于无运维通行要求的光伏电站，也能够适用于光伏组件前后排之间的阴影间距要求较小的低纬度水面光伏电站。
77.实施例3：
78.如图18所示：本实施例的结构与实施例1基本相同，不同之处在于：在需要组件浮体1提供较大浮力的情况下，组件浮体1中部不开设上下贯穿的第一通孔1.6。
79.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。