一种模块化水上光伏结构的制作方法

1.本实用新型涉及水面、湖泊、近海、远海水上光伏技术领域，特别涉及一种模块化水上光伏结构。


背景技术：

2.目前，光伏发电设备需要由较多零散组件拼装而成。仅就光伏板一项而言，现阶段常用的光伏板单片功率为550wp，而要完成100mwp海上光伏电站，则需要拼装约18万片光伏板，即光伏发电设置本身即作业量巨大。
3.近几年，水上光伏发电设施施工大面积开展，由于水上作业的特殊性，在水上进行光伏发电设施施工作业的中，每个工作面均需船舶进行配合，导致无法大面积展开施工，而大量而繁琐的拼装作业如果也在水上完成必然不是可行的方案。因此，为了减少作业船舶、提供施工效率，有必要设计一种模块化水上光伏结构，以实现岸上拼装与水面吊装相结合的施工方法，不仅节省船舶作业的时长，同时也能实现节省人工成本和设施造价成本的目的。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种具有施工便捷、加快施工进度、降低施工成本的优点的模块化水上光伏结构。
5.为此，本实用新型技术方案如下：
6.一种模块化水上光伏结构，由自下而上依次设置的桩基结构、承插结构、光伏板支撑结构和光伏组件；其中，桩基结构由若干根桩基础构成，其根据预设的桩间距固定在水体中；桩基础为直桩或斜桩；光伏板支撑结构为一个顶面为斜面的桁架结构，其纵向长度大于或等于纵向方向上的一倍桩距，其横向长度大于或等于横向方向上的一倍桩距，其顶面的倾斜角度与光伏组件中光伏板的最佳采光角度相适应；在光伏板支撑结构的两侧对称设置有两个吊点；承插结构包括若干根插头和若干块板塞，二者的数量与桩基础的数量相同；若干根插头的顶端沿周向固定在光伏板支撑结构底面上，并保持与若干根桩基础一一对应并呈同轴设置；若干块板塞固定在桩基础的内壁上，使各桩基础的顶端内腔形成四个顶端开口、底端封闭的腔室；插头的直径与桩基础的内径相适应；光伏组件以其光伏板朝上的方式固定在光伏板支撑结构的顶面上，并保持其光伏板板面以最佳采光夹角斜向设置。
7.进一步地，桩基础为钢筋混凝土桩、钢结构桩、或其他形式的混凝土与钢材组合结构桩。
8.进一步地，承插结构、光伏板支撑结构和光伏组件依次连接形成起吊模块，且起吊模块的重心与其几何重心重合。
9.进一步地，光伏板支撑结构由若干根支撑柱、若干根顶梁、若干根斜向支撑柱和四根底梁构成；其中，四根底梁呈水平设置并通过首尾依次连接固定形成一个矩形底框；支撑柱的数量与桩基础的数量相同或多于桩基础的数量，其以竖直设置的方式固定在矩形底框
上，并能够形成与各桩基础呈一一对应设置；若干根顶梁分别固定在相邻支撑柱的顶端、或位于对侧的两根顶梁之间；若干根斜向支撑柱分别斜向设置在顶梁和位于顶梁下方的底梁之间。
10.作为本实施例的一个优选技术方案，支撑柱的数量应与构成桩基结构的桩基础的数量一致，或多于构成桩基结构的桩基础的数量。另外，底梁、斜向支撑的数量、截面尺寸、布置位置可以根据具体水域的荷载要求进行优化；顶部支撑梁的数量可根据光伏组件的尺寸灵活调整，且顶部支撑梁的布置方式根据承插结构、光伏板支撑结构和光伏组件的重心位置灵活调整。
11.进一步地，支撑柱、顶梁、支撑柱和底梁采用钢筋混凝土制柱体或梁体、钢结构桩制柱体或梁体、或其他形式的混凝土与钢材组合形成的柱体或梁体。
12.进一步地，插头的底端加工为锥形端或楔形端。
13.进一步地，插头的轴向长度满足对模块化水上光伏结构稳定性的要求，桩基础顶端腔室的轴向长度大于或等于插头的轴向长度。
14.与现有技术相比，该模块化水上光伏结构结构设计合理，能够大幅度降低水上安装工作量，且在施工过程中，无需在海面上进行光伏板拼装、线路连接、结构组件拼装等占用大量船舶与人力资源的低效率作业，仅需要依靠海上起重设备将陆上组装好的起吊模块与水上桩基结构对接固定后，即可完成模块化水上光伏结构的的安装，作业成本低、施工便捷、高效。
附图说明
15.图1为本实用新型的模块化水上光伏结构的使用状态示意图；
16.图2为本实用新型的模块化水上光伏结构的承插结构与光伏板支撑结构示意图；
17.图3为本实用新型的模块化水上光伏结构的承插结构、光伏板支撑结构、光伏组件示意图；
18.图4为本实用新型的模块化水上光伏结构的灌浆连接方式示意图；
19.图5为采用本实用新型的模块化水上光伏结构施工过程的运输示意图。
具体实施方式
20.下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明，但下述实施例绝非对本实用新型有任何限制。
21.参见图1和图3，该模块化水上光伏结构由自下而上依次设置的桩基结构1、承插结构2、光伏板支撑结构3和光伏组件4；其中，承插结构2、光伏板支撑结构3和光伏组件4依次连接形成一个便于吊装的整体，即起吊模块；桩基结构1 与起吊模块为分体结构，以实现通过桩基结构1先预设在水体中，后将陆地组装好的起吊模块直接吊装至桩基结构1上并与桩基结构1固定连接，即可实现水上光伏结构便捷施工的目的；具体地，
22.桩基结构1由四根桩基础构成，其根据预设的桩距通过水上桩基施工固定在水体指定位置处；在本实施例中，桩基础采用钢筋混凝土桩；
23.参见图2，光伏板支撑结构3为一个顶面为斜面的桁架结构，其纵向长度和横向长度与桩基结构1中桩基础之间的桩距相适应；光伏板支撑结构3的顶面倾斜角度与光伏组件
4中光伏板的最佳采光角度相适应；
24.具体地，光伏板支撑结构3由四根支撑柱31、五根顶梁32、八根斜向支撑柱33和四根底梁34构成；其中，
25.四根底梁34呈水平设置并通过首尾依次连接固定形成一个矩形底框；
26.四根支撑柱31分别以其底端固定在矩形底框上的方式竖直设置在矩形底框的四个顶角处，且位于矩形底框前侧两个顶角处的两根支撑柱31的长度小于位于矩形底框后侧两个顶角处的两根支撑柱31的长度；
27.五根顶梁32中，两根顶梁32分别斜向布置于矩形底框两侧处，且每根顶梁的两端分别固定在位于同侧的两根支撑柱31的顶端；另外三根顶梁32自矩形底框前端至后端呈间隔设置，且每根顶梁32的两端分别固定在位于矩形底框两侧的两根顶梁32的内壁上；在位于斜向布置于矩形底框两侧的两根顶梁32的外侧壁面居中且对称地设置有两个吊点，作为起吊模块的吊点，以便于对起吊模块进行吊装作业；
28.八根斜向支撑柱33均分为四组并分别一一对应地布置于四根底梁34处，位于每根底梁34处的两根斜向支撑柱33的底端分别固定在底梁34两端与邻侧支撑柱31形成的夹角处、顶端共同固定在底梁33上方顶梁32的中心处，以加固同侧底梁34和顶梁32之间的结构强度；
29.在本实施例中，支撑柱31、顶梁32、斜向支撑柱33和底梁34均采用钢筋混凝土制柱体或梁体；
30.参见图4，承插结构2包括四根插头21和四块板塞23构成；其中，插头21 为底端为锥形端的短柱体，其直径略小于桩基础的内径；四根插头21呈竖直设置，且顶端沿周向均布焊接固定在光伏板支撑结3底面上，使四根插头21能够与固定于水体中的四根桩基础呈一一对应设置，即插头21与位于其下方的桩基础呈同轴设置；四块板塞23为四块直径与桩基础内径相适应的圆形板体；四块板塞23分别一一对应地水平设置并焊接固定在四根桩基础的顶侧内壁上，使各桩基础的顶端内腔经四块板塞23分隔形成四个顶端开口、底端封闭的腔室；四个腔室的尺寸与四根插头21的尺寸相适应，使光伏板支撑结3能够通过四根插头21设置在桩基结构1上；进一步，为了加固承插结构2与桩基结构1之间的连接关系，在四根插头21一一对应地插入四根桩基础顶端的腔室内后，通过向腔室捏内灌注水泥浆，待水泥浆固化后，实现在插头21与腔室内壁之间增加有灌浆层；
31.作为本实施例的一个优选技术方案，承插结构2中的插头21长度根据海况对模块化水上光伏结构稳定性的要求灵活调整，相应地，板塞23在桩基础内壁上的固定位置与插头21的长度相适应，使桩基础顶端形成的腔室的长度能够满足插头21完全插入至腔室内；
32.光伏组件4以其光伏板朝上的方式设置在光伏板支撑结构(3)的顶面上，并保持其光伏板板面以最佳采光夹角斜向设置；光伏组件采用市售常规组件，其上光伏板的片数依据设计而定。
33.参见图5，一种采用上述模块化水上光伏结构的施工方法，步骤如下：
34.s1、采用水上桩基施工方法，将桩基结构中的各桩基础依次根据预设桩距固设在水体中；
35.s2、将承插结构、光伏板支撑结构和光伏组件在岸上预制完成后，依次连接形成整体的起吊模块；
36.s3、将若干套起吊模块吊装至驳船上，并一次性运输至水上作业面；
37.s4、利用起重船将起吊模块，并平稳吊装至桩基结构的正上方，而后缓慢下降起吊模块，直至起吊模块底部的承插结构与桩基结构完成插接；
38.s5、向腔室内灌注水泥浆，在插头与空腔内壁之间形成灌浆层，待水泥浆固化后，各插头与桩基础之间形成可靠连接。
39.综上所述，该模块化水上光伏结构与施工方法可以大幅度降低水上安装工作量，仅需要依靠海上起重设备即可完成模块化水上光伏结构的的安装，无需在海面上进行光伏板拼装、线路连接、结构组件拼装等占用大量船舶与人力资源的低效率作业。
40.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。