CN107651130A - 可调节倾角的水上光伏电站浮体装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可调节倾角的水上光伏电站浮体装置及其应用，该装置包括多个截面呈扇形的扇形浮体和水平浮体，所述扇形浮体包括扇形浮体主体，连通孔、太阳能电池板卡槽、两个前端吊耳和水位标识，所述连通孔通过中间接头将多个扇形浮体连接成为能够通水通气的整体，最外部的连通孔使用端部接头进行密封，所述太阳能电池板卡槽设置在扇形浮体主体上表面，固定太阳能电池板，所述前端吊耳通过连杆与水平浮体相连，所述水位标识用来确定扇形浮体内部水位高度。本装置适用于按季度调节、按月调节或按半年调节，水位标识与所需调整的倾角角度相匹配。本发明装置根据一年内不同时间太阳位置的不同，调整太阳能电池板的倾角，可有效提高太阳能电站的发电效益。

Description

可调节倾角的水上光伏电站浮体装置及其应用

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，具体地，涉及一种可调节倾角的水上光伏电站浮体装置及其应用。

背景技术

从长远来看，可再生能源将是未来人类主要的能源来源，因此世界上多数发达国家和部分发展中国家都十分重视可再生能源在未来能源供应的重要作用。在新的可再生能源中，光伏发电和风力发电是发展最快的，也是各国竞相发展的重点。中国是一个能源生产大国，也是一个能源消费大国。我国政府重视可再生能源技术的发展，主要有水能、风能、生物质能、太阳能、地热能和海洋能等。可再生能源是可循环利用的清洁能源，是满足人类社会可持续发展需要的最终能源选择。

我国西部拥有大量未利用的光照充足的土地，但是这些地区并非电力负荷中心，因为当地电力消纳能力不足、电网建设延迟、外送输电通道容量有限。而在华南、华中等用电大的区域，虽然用电需求高，但受土地性质的限制，建设光伏电站的土地也越来越紧张。光伏发电是目前国家重点推进的一种新型清洁能源，其中发展光伏电站的一个重点要素就是场地。在此背景下，水上漂浮式光伏电站成为一个新的发展方向。水上光伏电站具有以下特点：

(1)不占用土地资源，可减少征地费用，间接提高光伏发电收益。

(2)水体对光伏组件有冷却效应，可以抑制组件表面温度上升，从而获得更高的发电量。

(3)太阳能电池板覆盖水面，大量减少水面蒸发，增加水利发电、灌溉等效率，同时可以抑制藻类繁殖，有利于水资源的保护。

与陆地上的光伏电站相同，水上光伏电站也同样面临着如何提高发电效率的问题，对太阳能电池板的倾角进行根据季节的不同而进行调节，使太阳能电池在一年中对太阳的位置进行追踪，可有效提高光伏电站的发电效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种可调节倾角的水上光伏电站浮体装置及其应用，可利用水对浮体的浮力的变化，根据一年中不同季节太阳高度的不同调节太阳能电池板的倾角，提高水上光伏电站的发电效率。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种可调节倾角的水上光伏电站浮体装置，包括多个截面呈扇形的扇形浮体和水平浮体，所述扇形浮体包括扇形浮体主体，连通孔、太阳能电池板卡槽、两个前端吊耳和水位标识，所述连通孔通过中间接头将多个扇形浮体连接成为能够通水通气的整体，最外部的连通孔使用端部接头进行密封，所述太阳能电池板卡槽设置在扇形浮体主体上表面，固定太阳能电池板，所述前端吊耳通过连杆与水平浮体相连，所述水位标识用来确定扇形浮体内部水位高度。

所述扇形浮体的扇形截面的圆心设置在前端吊耳圆孔的圆心连线上。

所述连通孔包括通水孔和通气孔，通水孔设置在扇形浮体前端和后端底部，通气孔设置在扇形浮体后端顶部。

所述水平浮体为对称结构，包括水平浮体主体、对称设置在水平浮体主体两侧的四个水平浮体吊耳，水平浮体吊耳与扇形浮体的前端吊耳具有相同的孔径和厚度，扇形浮体的前端吊耳通过连杆与水平浮体主体同侧的两个水平浮体吊耳稳定相连。

所述水平浮体同侧两个吊耳之间的距离为扇形浮体前端吊耳之间的距离减去两倍的吊耳厚度，或者，所述水平浮体同侧两个吊耳之间的距离为扇形浮体前端两个吊耳之间的距离减去/加上吊耳的厚度。

所述水平浮体主体表面设置有防滑凸体。

所述扇形浮体主体、水平浮体主体和连杆均为中空结构。

一种可调节倾角的水上光伏电站浮体装置的应用，当需要调高太阳能电池板的倾角时，打开连接为整体的扇形浮体端部接头密封的连通孔，通过水泵将扇形浮体内的水抽出，当扇形浮体发生转动，且内部水位与目标倾角对应的水位标识相平时，停止抽水并重新利用接头将连通孔密封，此时太阳能电池板对应的倾角即为目标倾角，将以上抽水过程改为注水过程，其他步骤相同，则可按需要降低太阳能电池板的倾角。

适用于按季度调节、按月调节或按半年调节，水位标识与所需调整的倾角角度相匹配。

按季度调节的情况下，对应的水位标识为三条，夏季将扇形浮体内的水位调整至最高的水位标识位置上，冬季调整至最低的水位标识位置上，春季与秋季共用处在中间位置的水位标识；

按月调节的情况下，水位标识需要设置7条，假设最大倾角对应的月份为12月，最小倾角对应月份为6月，则最上一条水位标识107对应6月份的扇形浮体1的内部水位，最下一条水位标识对应12月份的扇形浮体的内部水位，1月与11月、2月与10月、3月与9月、4月与8月、5月与7月分别自下而上共用其他5条水位标识；

按半年调节的情况下，水位标识设置为2条，太阳较高的半年，扇形浮体的内部水位对应较高的一条水位标识，太阳较低的半年，扇形浮体的内部水位对应较低的一条水位标识。

所述扇形浮体、水平浮体和连杆均采用高强防腐的高分子工程塑料。

所述扇形浮体与水平浮体的出水高度在5厘米以上。

本发明的有益效果如下：

(1)扇形浮体采用扇形截面形式，便于确定不同调整角度下的内部水位高度，且调整倾角后，扇形浮体在外部水面上的长度始终保持为扇形截面的半径，方便与前后其他浮体相连；

(2)利用水对浮体的浮力的改变来调整倾角，比使用支架调整倾角更加方便、快捷，节能有效节约用于支架建设的成本；

(3)根据一年内不同时间太阳位置的不同，调整太阳能电池板的倾角，可有效提高太阳能电站的发电效益。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明可调节倾角的水上光伏电站浮体装置的组装后效果示意图；

图2为本发明可调节倾角的水上光伏电站浮体装置的扇形浮体示意图；

图3为本发明可调节倾角的水上光伏电站浮体装置中扇形浮体不同倾角下的侧视图；

(1)为倾角最小时的扇形浮体的内部水位及形态，(2)为倾角最大时的扇形浮体的内部水位及形态；

图4为本发明可调节倾角的水上光伏电站浮体装置的接头的示意图；

(1)为端部接头，(2)为中间接头；

图5为本发明可调节倾角的水上光伏电站浮体装置的水平浮体示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，将扇形浮体与水平浮体连接成为一个整体，可增加整个光伏电站的稳定性，根据需要的不同连接长度可进行自由调节。如图2～图5，本发明提供的一种可调节倾角的水上光伏电站浮体装置，包括扇形浮体1、太阳能电池板2、接头3，水平浮体4和连杆5。

具体地，扇形浮体1的主体101为中空结构，上表面设置有卡槽106，可固定太阳能电池板2。在扇形浮体1两侧各设置有3个连通孔，前端连通孔102和后端底部连通孔103为通水孔，而后端顶部连通孔104为通气孔，所以当各扇形浮体1通过图4中(2)所示的中间接头302相连时，可以保证连接在一起的扇形浮体1构成连通器，其内部水位能够始终保持相同。在所有相连的扇形浮体1的两端需要使用图4中(1)所示的端部接头301将连通孔102、103和104进行密封。

在扇形浮体1的前端设置两个相同的带孔吊耳105，该两个吊耳105可与水平浮体4的相同规格的带孔吊耳402通过连杆5相连。水平浮体4同侧两个带孔吊耳402的距离等于扇形浮体1前端两个吊耳105之间的距离减去或加上吊耳的厚度，由此可以保证通过连杆5相连后，扇形浮体1和水平浮体4之间不会发生相对位移，从而增加整个结构的稳定性。

通过图3可以看出，由于整个装置的重量一定，所以需要的排水量是一个定值，即扇形浮体1内外的水头差是一个定值，当扇形浮体1的主体101内部的水的体积发生变化时，扇形浮体1则会围绕着其扇形截面圆心转动，扇形截面圆心选在扇形浮体1的前端吊耳105的圆孔的圆心位置上。

当需要调高太阳能电池板2的倾角时，打开连接为整体的扇形浮体1端部接头301密封的连通孔104，通过水泵将扇形浮体1内的水抽出，当扇形浮体1发生转动，且内部水位与目标倾角对应的水位标识107相平时，停止抽水并重新利用接头301将连通孔104密封，此时太阳能电池板2对应的倾角即为目标倾角。将以上抽水过程改为注水过程，其他步骤相同，则可按需要降低太阳能电池板2的倾角。

扇形浮体1上的水位标识107与所需调整的倾角角度相匹配，按季度调节的情况下对应的水位标识107为三个，由于我国地处北半球，夏季需要的太阳能电池板2的倾角较低，而冬季所需要的倾角较高，所以可在夏季将扇形浮体1内的水位调整至最高的水位标识107的位置上，冬季调整至最低的水位标识107的位置上，而春季与秋季可共用处在中间位置的水位标识107。

水平浮体4为对称结构，水平浮体主体401表面设置有防滑凸体，方便电站的维护、检修及调整水位时的施工作业。

本发明可由按季度调节太阳能电池板倾角改为按月调节倾角或按半年调节倾角。对于按月调节倾角的情况，其水位标识107其需要设置7条，假设最大倾角对应的月份为12月，最小倾角对应月份为6月，则最上一条水位标识107对应6月份的扇形浮体1的内部水位，最下一条水位标识107对应12月份的扇形浮体1的内部水位，1月与11月、2月与10月、3月与9月、4月与8月、5月与7月分别自下而上共用其他5条水位标识107。按半年调节倾角的情况，水位标识107应为2条，太阳较高的半年，扇形浮体1的内部水位对应较高的一条水位标识107，太阳较低的半年，扇形浮体1的内部水位对应较低的一条水位标识107。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种可调节倾角的水上光伏电站浮体装置，其特征在于，包括多个截面呈扇形的扇形浮体和水平浮体，所述扇形浮体包括扇形浮体主体，连通孔、太阳能电池板卡槽、两个前端吊耳和水位标识，所述连通孔通过中间接头将多个扇形浮体连接成为能够通水通气的整体，最外部的连通孔使用端部接头进行密封，所述太阳能电池板卡槽设置在扇形浮体主体上表面，固定太阳能电池板，所述前端吊耳通过连杆与水平浮体相连，所述水位标识用来确定扇形浮体内部水位高度。

2.根据权利要求1所述的可调节倾角的水上光伏电站浮体装置，其特征在于，所述扇形浮体的扇形截面的圆心设置在前端吊耳圆孔的圆心连线上。

3.根据权利要求1所述的可调节倾角的水上光伏电站浮体装置，其特征在于，所述连通孔包括通水孔和通气孔，通水孔设置在扇形浮体前端和后端底部，通气孔设置在扇形浮体后端顶部。

4.根据权利要求3所述的可调节倾角的水上光伏电站浮体装置，其特征在于，所述水平浮体为对称结构，包括水平浮体主体、对称设置在水平浮体主体两侧的四个水平浮体吊耳，水平浮体吊耳与扇形浮体的前端吊耳具有相同的孔径和厚度，扇形浮体的前端吊耳通过连杆与水平浮体主体同侧的两个水平浮体吊耳稳定相连。

5.根据权利要求4所述的可调节倾角的水上光伏电站浮体装置，其特征在于，所述水平浮体同侧两个吊耳之间的距离为扇形浮体前端吊耳之间的距离减去两倍的吊耳厚度，或者，所述水平浮体同侧两个吊耳之间的距离为扇形浮体前端两个吊耳之间的距离减去/加上吊耳的厚度。

6.根据权利要求4所述的可调节倾角的水上光伏电站浮体装置，其特征在于，所述水平浮体主体表面设置有防滑凸体。

7.根据权利要求1所述的可调节倾角的水上光伏电站浮体装置，其特征在于，所述扇形浮体主体、水平浮体主体和连杆均为中空结构。

8.根据权利要求1所述的可调节倾角的水上光伏电站浮体装置的应用，其特征在于，当需要调高太阳能电池板的倾角时，打开连接为整体的扇形浮体端部接头密封的连通孔，通过水泵将扇形浮体内的水抽出，当扇形浮体发生转动，且内部水位与目标倾角对应的水位标识相平时，停止抽水并重新利用接头将连通孔密封，此时太阳能电池板对应的倾角即为目标倾角，将以上抽水过程改为注水过程，其他步骤相同，则可按需要降低太阳能电池板的倾角。

9.根据权利要求8所述的可调节倾角的水上光伏电站浮体装置的应用，其特征在于，适用于按季度调节、按月调节或按半年调节，水位标识与所需调整的倾角角度相匹配。

10.根据权利要求9所述的可调节倾角的水上光伏电站浮体装置的应用，其特征在于，按季度调节的情况下，对应的水位标识为三条，夏季将扇形浮体内的水位调整至最高的水位标识位置上，冬季调整至最低的水位标识位置上，春季与秋季共用处在中间位置的水位标识；

按月调节的情况下，水位标识需要设置7条，假设最大倾角对应的月份为12月，最小倾角对应月份为6月，则最上一条水位标识107对应6月份的扇形浮体1的内部水位，最下一条水位标识对应12月份的扇形浮体的内部水位，1月与11月、2月与10月、3月与9月、4月与8月、5月与7月分别自下而上共用其他5条水位标识；

按半年调节的情况下，水位标识设置为2条，太阳较高的半年，扇形浮体的内部水位对应较高的一条水位标识，太阳较低的半年，扇形浮体的内部水位对应较低的一条水位标识。