CN112602266A - 太阳能发电设备和安装太阳能发电设备的方法 - Google Patents

太阳能发电设备和安装太阳能发电设备的方法 Download PDF

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Abstract

一种太阳能发电设备包括柔韧垫，借助于附接组件在柔韧垫上固定有光伏(PV)模块，该附接组件包括被缚接至PV模块的边缘的至少一个细长的模块型材以及附接至垫的相应的细长的垫型材，并且这些型材被配置成使得通过使模块型材与相应的垫型材接触而将PV模块缚接至垫。还提供了一种安装浮动光伏发电设备的方法。

Description

太阳能发电设备和安装太阳能发电设备的方法
技术领域
本发明涉及可再生能源生产，更具体地，涉及与浮动太阳能发电设备有关的设备和方法，所述浮动太阳能发电设备包括安装在柔性幅材或膜上的多个光伏模块。
背景技术
尽管目前尚未被广泛使用，但是浮动光伏(PV)太阳能电力***是已知的。这样的***通常被部署在平静的水面上，即被部署在湖泊、水力发电大坝、水库、河流等上。与浮动太阳能电力***相关联的一些挑战包括：暴露于来自波浪和水流的负荷、发电设备(或其部件)的具有挑战性且劳动密集型的部署以及与针对***维护和清洁的进入相关联的问题(例如，盐或固体颗粒积聚在发电设备表面上)。目前可用的浮动太阳能电力***也受到其相对高成本的限制。
可能对理解背景有用的现有技术的示例包括：US 2012/0242275 A1，其描述了大规模海洋移动太阳能发电***；US 2015/0162866 A1，其描述了用于太阳能面板的支承装置；US 2014/0224165 A1，其描述了用于支承光伏面板的装置；KR 1011013316 B和KR101612832 B，其描述了被布置在浮动装置上的太阳能电池；以及WO 2017/209625，其描述了包括柔性膜上的多个硬PV模块的太阳能发电设备，所述柔性膜在使用中浮动在水体的表面上。
目前，存在与浮动PV发电设备相关的技术和经济的双重挑战。因此，针对各种应用和目的，需要用于这样的可再生发电的改进的***和方法。本发明旨在提供与浮动太阳能发电设备有关的改进的设备和方法，从而提供优点以及/或者弥补与已知的***和技术相关联的当前挑战或缺点。
发明内容
根据第一方面，我们提供了一种太阳能发电设备，该太阳能发电设备包括柔韧垫，在柔韧垫上固定有多个光伏(PV)模块，每个模块包括夹在上板与下板之间的光伏电池层并且被缚接至垫，使得下板位于垫的顶表面上或与垫的顶表面直接相邻。
下板可以是玻璃板。
下板的厚度可以在0.5mm和4mm之间、在1mm和3mm之间或约为2.5mm。
上板可以是透明的或半透明的。上板可以是玻璃板或聚合物板。
上板的厚度可以在0.5mm和4mm之间、在1mm和3mm之间或约为2.5mm。
上板和下板可以具有相同的厚度。
垫的厚度可以在0.3mm和5mm之间、在0.5mm和1.5mm之间或约为1mm。
PV模块中的至少一个可以借助于附接组件被缚接至垫，该附接组件包括被缚接至PV模块1的两个大致平行的相对边缘的两个细长的模块型材(profile)以及附接至垫的两个相应的细长的垫型材。
型材可以被配置成使得通过以下操作将PV模块缚接至垫：使PV模块上的型材与垫上的相应的型材接触，并且使型材在大致平行于模块型材被缚接至的PV模块的边缘的方向上相对于彼此滑动，直到它们到达期望的最终位置为止，在该最终位置处，基本上防止了通过施加大致垂直于PV模块的边缘的力而导致两个型材的分离。
可以设置紧固件，该紧固件在被接合时防止两个型材大致平行于PV模块的边缘的任何进一步的相对移动。
模块型材可以被粘附地粘合至PV模块的边缘。
垫型材可以被焊接或被缝合至垫。
模块型材可以包括细长的保持功件(retaining feature)，该细长的保持功件大致平行于所述细长的保持功件附接至的PV模块的边缘而延伸。
保持功件可以借助于细长的框架部连接至PV模块，该细长的框架部具有通过基座部连接的两个大致平行的腿。
腿可以借助于粘合剂被缚接至下玻璃板和上玻璃板。
框架部可以与保持功件成为一体。
模块型材可以沿着PV模块的整个边缘延伸。
垫型材可以包括细长的保持功件，该细长的保持功件被配置成与模块型材的保持功件配对并且使用幅材被缚接至垫。幅材可以确保垫与保持功件之间的间隔沿着保持功件的基本上整个长度大致恒定。
保持功件之一可以具有阳部，所述阳部被***到另一保持功件的相应***中。
阳部可以包括细长的管或杆，而***包括细长的管，***的细长的管具有平行于***的细长的管的纵轴延伸的狭缝。
垫可以被固定至漂浮元件。
漂浮元件可以是围绕垫的环形的细长的浮动元件。
根据第二方面，我们提供了一种安装根据第一方面的浮动光伏发电设备的方法，该方法包括以下步骤：将柔性垫部署到水体上，使得垫在水体的表面上浮动或在水体的表面处浮动。
垫可以被部署成使得下玻璃板与水体直接接触。
可以从船执行部署太阳能发电设备的步骤。
该方法还可以包括：运输被折叠并被堆叠在船上的太阳能发电设备。
可以从基于陆地的位置执行部署太阳能发电设备的步骤。
根据第三方面，我们提供了一种太阳能发电设备，该太阳能发电设备包括柔韧垫，借助于附接组件在柔韧垫上固定有光伏(PV)模块，该附接组件包括被缚接至PV模块的边缘的至少一个细长的模块型材以及附接至垫的相应的细长的垫型材。
型材可以被配置成使得通过以下操作将PV模块缚接至垫：使模块型材与相应的垫型材接触，并且使型材在大致平行于模块型材被缚接至的PV模块的边缘的方向上相对于彼此滑动，直到它们到达期望的最终位置为止，在该最终位置处，基本上防止了通过施加大致垂直于PV模块的边缘的力而导致两个型材的分离。
PV模块可以具有根据第一方面的太阳能发电设备中的PV模块的任何特征或特征的组合。
PV模块可以设置有两个模块型材以及两个相应的大致平行的垫型材，所述两个模块型材被缚接至PV模块的两个大致平行的相对边缘。
可以设置紧固件，该紧固件在被接合时防止两个型材大致平行于PV模块的边缘的任何进一步的相对移动。
模块型材可以被粘附地粘合至PV模块的边缘。
垫型材可以被焊接或被缝合至垫。
模块型材可以包括细长的保持功件，该细长的保持功件大致平行于该细长的保持功件附接至的PV模块1的边缘而延伸。
保持功件可以借助于细长的框架部连接至PV模块，该细长的框架部具有通过基座部连接的两个大致平行的腿。
PV模块可以包括夹在上板与下板之间的光伏电池层。
腿可以借助于粘合剂被缚接至下板和上板。
框架部可以与保持功件成为一体。
模块型材可以沿着PV模块的整个边缘延伸。
垫型材可以包括细长的保持功件，该细长的保持功件被配置成与模块型材的保持功件配对并且使用幅材被缚接至垫。幅材可以确保垫与保持功件之间的间隔沿着保持功件的基本上整个长度大致恒定。
保持功件之一可以具有阳部，该阳部被***到另一保持功件的相应的***中。
阳部可以包括细长的管或杆，而***包括细长的管，***的细长的管具有平行于***的细长的管的纵轴延伸的狭缝。
垫可以被固定至漂浮元件。
漂浮元件可以是围绕垫的环形的细长的漂浮元件。
根据第四方面，我们提供了一种安装根据第三方面的浮动光伏发电设备的方法，该方法包括通过如下操作将PV模块缚接至垫的以下步骤：使模块型材与相应的垫型材接触，并且使型材在大致平行于模块型材被缚接至的PV模块的边缘的方向上相对于彼此滑动，直到它们到达期望的最终位置为止，在该最终位置处，基本上避免了通过施加大致垂直于PV模块的边缘的力而导致两个型材的分离。
该方法可以包括：在执行该方法步骤之后，操作紧固件以防止两个型材大致平行于PV模块的边缘的任何进一步的相对移动。
模块型材或垫型材中的一个可以具有作为阳部的保持功件，另一型材具有作为***的保持功件，其中，该方法包括：在使***相对于阳部大致平行于模块型材被缚接至的PV模块的边缘滑动之前，将一个型材的阳部***每个相应的型材的***的端部中，直到阳部至少基本上被***包围。
PV模块可以设置有两个模块型材，所述两个模块型材被缚接至PV模块的大致平行的相对边缘，垫可以设置有两个相应的大致平行的垫型材；并且该方法可以包括通过同时地、并发地或顺序地进行以下操作而将PV模块缚接至垫：使两个模块型材都与它们相应的垫型材接触，并且使型材在大致平行于模块型材被缚接至的PV模块的边缘的方向上相对于彼此滑动，直到它们到达期望的最终位置为止，在所述最终位置处，基本上避免了通过施加大致垂直于PV模块的边缘的力而导致两个型材的分离。
该方法还可以包括在执行将PV模块缚接至垫的步骤之前将垫部署到水体上的步骤。
该方法可以包括在PV模块已经被缚接至垫之后将垫部署到水体上的步骤。
PV模块可以包括夹在上玻璃板与下玻璃板之间的光伏电池层，并且该方法还可以包括将发电设备部署成使得下玻璃板与水体直接接触。
可以从船执行部署太阳能发电设备的步骤。
该方法还可以包括运输被折叠并被堆叠在船上的太阳能发电设备。
可以从基于陆地的位置执行部署太阳能发电设备的步骤。
在任何方面中，每个模块可以借助于作为刚性板的上板基本上是钢性的，可以借助于作为刚性板的下板基本上是钢性的，或者可以借助于作为刚性板的上板和下板二者基本上是刚性的。模块可能有利地不适合折叠或弯曲。
在任何方面中，模块可以是不互相连接但仅被固定至垫的单独模块。每个模块可以与其他模块间隔开。
在任何方面中，模块可以以x-y图案被布置，该x-y图案具有模块的行和列，每行和每列包括多个单独的模块。
在任何方面中，每个模块可以包括用于电分配的一个或更多个接线盒。接线盒可以被定为在相应模块的顶表面上、模块的侧表面上或细长的模块型材上。
附图说明
现在将参考附图来描述说明性实施方式，其中：
图1示出了在海中浮动的根据本发明的第一方面和第三方面的太阳能发电设备的示意图；
图2示出了通过光伏(PV)模块的一部分的横截面的示意图，该光伏模块适于在根据本发明的第一方面的太阳能发电设备中使用；
图3示出了适于在根据本发明的第一方面的太阳能发电设备中使用的PV模块的分解图；
图4示出了使用附接组件附接至柔韧垫的图2和图3中所示的PV模块的边缘的截面；
图5示出了附接组件的替选实施方式；
图6示出了附接组件的另一替选实施方式；
图7示出了适于在根据本发明的第一方面和第三方面的太阳能发电设备中使用的PV模块的平面图；
图8示出了根据本发明的第一方面和第三方面的海上太阳能发电设备的示意图；以及
图9和图10示出了包括更多接线盒的模块的实施方式。
具体实施方式
诸如石油和天然气生产平台、钻井或加工设施的许多固定或浮动的海上单元都需要相当大的量的能源才能运行。其他需要能源的设施包括大型养鱼场或位于远离电网的有人口居住的岛屿。这些场地的能源需求通常经由柴油或燃气涡轮发电机被供应。由于源自化石燃料源的高能耗以及随后二氧化碳的释放，该活动在环保主义者和政治家当中引起了相当大的争论。此外，能源的成本是这些设施的操作者和所有者的重要考虑因素。
根据本文中描述的实施方式，提供了一种浮动可再生发电设施，该浮动可再生发电设施适于通过线缆连接至常规的陆基电网或者适于独立的离网发电(off-grid powergeneration)。实施方式可以被用在远程或近岸海上位置或被用在内陆水域上，并且可以例如被设计成代替基于化石燃料的发电机或发电设备，从而减少发电的CO2足迹。例如，包括许多大城市的许多人口密集的区域都位于海岸附近。在这些区域中，用于诸如风能和太阳能的常规可再生能源的可用区域或可用屋顶是非常有限的。根据本文中描述的实施方式，可以以适中的成本和高的操作可靠性对这些区域中的可再生发电做出显著贡献。
该***的实施方式适于各种应用，并且可以例如被设计成：在春季、夏季和秋季的白天期间替代或提供大部分能源需求。例如，PV可以在混合电力***中很好地工作，在混合电力***中，基于柔性燃料的发电机可以容易地消除由于云和太阳位置引起的太阳能***的输出的变化而出现的典型不规则性。可替选地，电池也可以用于能量存储。
本发明包括一种太阳能发电设备，该太阳能发电设备包括多个PV模块1，所述多个PV模块1被安装在下文中被称为垫2的柔性膜或幅材上，以形成PV阵列。PV阵列是有浮力的，因此可以浮动在诸如海洋的水体的表面上，以形成海上太阳能发电设备。为了实现这一点，垫2可以至少部分地由浮力材料制成以及/或者PV阵列还可以包括被固定至垫2或被结合到垫2中的漂浮元件。在WO 2017/209625中描述了实现该浮力的各种方式。
基底垫2是完全柔性的，基本上跟随海浪的运动并且通常表现出所谓的水弹性行为。可以覆盖大的区域的垫2的存在有效地防止了碎浪和海上的浪花。多个垫2也可以被相互连接。
垫2可以是或者可以不是穿孔的，具有凹处、单向阀、泵或其他布置，以允许排出垫的最上表面上积聚的水(例如，雨水)。可替选地，垫2可以由网制成，即具有相对大的开口。如果需要，垫2的浮力可以被设计成在垫2的部分或基本上整个垫2的顶部上保持薄的水膜。这可能对垫2本身和/或PV模块1的冷却是有益的。
在优选实施方式中，垫2的厚度在0.3mm和5mm之间，更优选地在0.5mm和1.5mm之间，最优选地为大约1mm。这些数字的典型公差可以为+/-0.2mm。
垫2可以由片、网、纺织品、膜或板——例如由聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、EVA、合成橡胶或可以以大的区段制造的共聚物——来构造。可替选地，织物也可以是多层的或者通过包含气体、具有低盐度的水、有浮力的固体、油、凝胶、泡沫或其他成分的袋或细长通道被局部地膨胀。在一个优选实施方式中，垫2是聚合物涂覆的纺织物膜。可以使用多种聚合物，例如垫2的每一侧上的不同聚合物和/或构成聚合物涂层的不同聚合物层。
如上所述，PV阵列可以被设计成具有足够的浮力以漂浮，其中，PV模块1的背面被部分地浸没，从而使得能够与水进行热传递。PV模块1本身可以是有浮力的或者可以是没有浮力的。模块串2或形成阵列的多个串通过锚5、链条并且与由例如聚酯或尼龙制成的轻质绳索4组合来系泊到海床。可替选的系泊方法也是可能的，例如模块串2可以例如在近岸或大坝应用中被固定至陆地。在图1所示的实施方式中，还安装了浮标3以防止PV设施被海流和/或波浪漂移力拖拽下去。锚5和浮标3的几何结构以及数量和尺寸可以被设计成使横向漂移力最小化。足够的浮力和用于锚定的固定点也可以由包围垫的周界的一个或几个环形管状元件提供。浮标3还可以配备有适当的灯，来为海员标记发电设备的位置。
如图2和图3所示，该实施方式中的PV模块1是双玻璃模块，其包括夹在上板7与下玻璃板8之间的太阳能电池层6。
上板7的厚度优选地在0.5mm和4mm之间，更优选地在1mm和3mm之间，甚至更优选地为大约2.5mm。可替选地，上板可以由透明或半透明的聚合物——在一个实施方式中为聚碳酸脂——制成。
下板8的厚度优选地在0.5mm和4mm之间，更优选地在1mm和3mm之间，甚至更优选地为大约2.5mm。
在一个实施方式中，上板7和下板8均为玻璃板。
在一个实施方式中，上板7和下板8具有相同的厚度。
发明人已经发现，具有这些配置和厚度的设计在海上使用时为PV模块提供了特别有利的性能，同时确保了结构可靠性和长的寿命。
太阳能电池层6通常由多个太阳能电池组成，所述多个太阳能电池通过焊接至电池的正面和背面的金属导体串联连接。例如，几个标准6×6英寸太阳能电池串可以被布置成6×10或6×12电池阵列，并且然后互相连接。
在该示例中，太阳能电池被层压在两层EVA(乙烯醋酸乙烯酯)9之间，之间层压的太阳能电池被夹在上板和下板之间。
为了保护太阳能电池层免于进水，在PV模块1的整个周界周围的边缘1a上施加通常为EVA的密封剂层。
使用能够浸没的高质量不可降解的接触件使PV模块1相互电连接。每个PV模块1可以安装有一个或几个较小的接线盒(JB)，用于正导体和负导体以及将单个电池串分开的二极管。此外，电缆可以可选地机械地附接至PV模块1，以增强应力消除性能，使其超过由常规接线盒端子所提供的应力消除性能。
根据PV阵列的尺寸、PV模块1的数量、设计的峰值瓦特数等，PV阵列连接至逆变器，该逆变器能够对至预期的陆上或海上消费者的电力进行变换。如果逆变器和变压器没有直接安装在终端用户的海上设施处，则可以对逆变器或变压器进行封装并且使它们有浮力。后者尤其与具有例如多个串式逆变器并且其中通过主电缆向终端用户递送电力的大面积设施相关。
不考虑JB，双玻璃模块的尺寸通常在以下范围内：厚度从4mm至8mm，宽度在0.9m和1m之间，长度在1.6米和1.7米之间。
为了以最大效率运行，应该避免PV模块1过热。常规地，这是通过避免使PV模块1的背面抵靠在热绝缘体上——例如通过使其对空气循环开放——来实现的。当如上所述被用在浮动PV阵列中时，下板8与垫2直接接触，垫2另外被布置在阵列浮动在其上的水体上。因此，模块1被水体冷却。PV模块1的这样的稳定且有效的冷却可以提高利用这样的PV阵列的太阳能发电设备的效率。为了进一步增强PV模块1的冷却，垫2可以被布置成使得少量的水在其表面上流动并被保留在其表面上或者仅在水表面的下面略微浮动，使得下板8与水体直接接触。
本发明可以利用将PV模块1平坦地安装到柔韧垫2上的新方式。
在图4中示出了附接组件的一个实施方式。在这种情况下，两个细长的型材10被缚接至PV模块1的两个大致平行的相对边缘1a，并且被设计成与附接至垫2的相应的细长的型材11接合，以将PV模块1缚接在垫2上。型材10、11被设计成使得通过使PV模块上的型材10与垫2上的相应型材11接触而将PV模块1缚接至垫2，并且使型材在大致平行于型材10被缚接至其的PV模块1的边缘1a的方向上相对于彼此滑动，直到它们到达所需的最终位置为止，在该最终位置处，基本上防止了两个型材10、11通过施加通常垂直于PV模块1的边缘1a的力而分离。然后，可以在PV模块1被缚接至垫2的点处应用紧固件，以防止两个型材大致平行于PV模块1的边缘1a的任何进一步的相对移动。应当理解的是，借助于该布置，将PV模块1缚接至垫2是相对快速且简单的过程。
在需要更换PV模块1的情况下，可以使该过程颠倒以快速且容易地从垫2移除PV模块1。此外，PV模块1是可堆叠的，并且通过使用这样的快速释放附接组件，可以在极端天气的情况下使PV模块1容易地被展开或缩回。
在该实施方式中，细长的型材10被粘附地粘合至PV模块的边缘1a，而细长的型材11被焊接或被缝合至垫2。
被缚接至PV模块1的型材10可以由诸如阳极氧化铝或不锈钢的耐腐蚀金属制成，而被缚接至垫2的型材可以由诸如PVC的聚合物或复合材料制成。
在该实施方式中，附接至PV模块1的型材10包括保持功件12，该保持功件12大致平行于附接至其的PV模块1的边缘1a延伸。在图4所示的实施方式中，保持功件12借助于细长的框架部连接至PV模块2，该细长的框架部具有通过基座部10c连接的两个大致平行的腿10a、10b。框架部被***到PV模块1的边缘1a上方，使得PV模块1的边缘1a被夹在两个腿10a、10b之间，并且EVA密封件被夹在基座10c与PV模块1的边缘1a之间。腿10a、10b借助于诸如硅胶的粘合剂层被缚接至下玻璃板7和上玻璃板8。在该实施方式中，框架部与保持功件12成为一体。
有利地，型材10沿着PV模块1的边缘1a的整个长度延伸，但是不必如此。同样地，可以在边缘1a中的每一个或一些上安装多个较短的型材10。一对或多对型材10可以在模块1的相对侧1a处被固定至模块1。这在图7中示意性地被示出。
在优选实施方式中，每个型材10的长度是边缘1a的长度的至少40％、至少50％、至少60％或至少70％。模块1可以恰好包括被布置在相对边缘1a处的两个这样的型材10。替选地，模块1可以恰好包括被布置在相对边缘1a处的四个这样的型材10，两个型材10的组合长度是边缘1a的长度的至少40％、至少50％、至少60％或至少70％。
被缚接至垫2的型材11包括相应的保持功件13，使用幅材(web)14使该保持功件13被缚接至垫2，幅材14确保垫2与保持功件13之间的间隔沿保持功件13的基本整个长度大体上恒定。保持功件12中的一个可以是被***到另一保持功件13的相应***(female part)中的阳部(male part)。
例如，阳部可以包括被布置成使得其纵轴大致平行于PV模块1的边缘1a延伸的细长的管或杆，而***包括具有平行于其纵轴延伸的狭缝的细长管。狭缝可以具有小于管或杆的宽度的开口。
在图4所示的实施方式中就是这种情况，其中***形成了型材10的被缚接至PV模块1的部分，而阳部形成了型材11的被缚接至垫2的部分。为了将PV模块1缚接至垫2，每个型材11的阳部13被***到每个相应型材10的***12的端部中，其中幅材14延伸穿过狭缝。
同样在图4所示的实施方式中，阳部13是具有大致环形横截面的管，而***12是具有大致C形截面的狭缝管。然而，应当理解，诸如图5和图6所示的那些部件的各种配置将同样有效。例如，阳部可以是具有正方形、矩形或三角形横截面的管或杆，而***可以是具有相应形状的横截面的狭缝管。替选地，阳部可以具有大致T形的横截面，而***是具有大致矩形截面的狭缝管。还应当理解，如在图6所示的示例中，阳部可以同样地被缚接至PV模块1，而***被缚接至垫2。
如上所述，一旦***被安置在阳部中的期望位置处，优选地使得其完全被阳部包围，随后就应用夹子、螺钉或其他紧固件，以防止当垫由于波浪、水流或安装人员在垫上行走而运动时导致***从阳部滑出。然后对PV模块1的相对边缘1a上的型材10、11重复该过程，以使PV模块1完全缚接至垫2。
在上述实施方式中，保持功件13通过柔性幅材14缚接至垫2，而另一个则保持成形。有利地，为了提高PV模块1的安装简易性，该幅材14上有少量的松弛，因此当PV模块1被安装时，允许在被安装的PV模块1与垫2之间进行有限量的移动。然而，将理解的是，这同样可以通过借助于柔性幅材将保持功件12连接至PV模块1来实现，而保持功件13与垫2之间的连接是刚性的。
在替选实施方式中，双玻璃PV模块配备有一个或几个支架。支架可以具有狭缝、孔或可以用作将聚合物带或绳索捆绑、折叠或缠绕至模块的锚定点的类似特征。
在另一替选实施方式中，PV模块借助于垫自身中的特征被紧固。这些可以是袋、维可牢搭扣带(velcro strap)、拉链或者通过热塑性焊接、粘合剂粘合或缝合被集成在垫表面中的类似物。
有利地，根据上述实施方式的固定装置可以提供更容易且更安全的PV模块的安装和/或取回。另外地或替选地，型材10及其布置减小了当经受例如波浪运动时在模块1上的结构负荷，因此可以允许使用材料组合例如使用玻璃/玻璃组合和/或上板7和下板8的厚度，否则这将是不可能的。型材10可以装配有橡胶衬里以避免直接的金属接触。总体而言，本文中描述的实施方式因此降低了模块1的相对易碎部件的破裂以及其他机械损坏或疲劳的风险。
通过将每个PV阵列部署到诸如海洋的水体上来安装太阳能发电设备，使得它浮动在水体处或浮动在水体的表面上。该步骤可以从船或从海岸被执行。一旦被安装在期望的位置，垫2就可以如上所述经由浮动元件被固定至海床。
如上所述，可以在垫2被部署到水体上之前或者当垫2浮动在水体的表面上时，将PV模块缚接至垫2或者从垫移除。
在PV阵列从船被部署或被取回到船上的情况下，可以在船上运输被折叠并被堆叠在船上的PV阵列。
图8示出了海上光伏发电设备100的实施方式。发电设备100被布置在靠近诸如城市的人口密集区域101的近岸位置。发电设备100包括如上所述的多个PV阵列，在本实施方式中其被安装在圆形垫2上。在图8所示的实施方式中，六个单元被系泊在近岸。发电设备100电连接至陆上电站101，用于经由陆上电网(未示出)将所产生的电力分配到城市101和/或其他陆上消费者。因此，考虑到人口密集区域附近通常有限的陆地面积，与从陆上太阳能发电设备可获得的电力相比，诸如图8中所示的实施方式可以例如提供显著更多的电力。
PV发电设备还可以与电池结合，并且优选地与低能量密度氧化还原液流电池技术结合使用。
根据本文描述的实施方式的PV发电设备可以有利地与其他海上可再生发电机例如风力涡轮发电机结合。
本发明的实施方式可以很好地与海上风力发电场结合工作，在海上风力发电场中，在艰苦的海上到风车和从风车的通路可能是令人苦恼的。如上所述，几个大型PV阵列的存在可能会对海上设施附近的海面产生平静作用。例如，这可以防止风诱发的波浪、波纹和碎海浪的破坏，同时各个PV模块1在经受巨大的涌浪时将经历缓慢的升沉运动。波浪阻尼——类似于油对波涛汹涌的水的影响或来自例如油脂状冰的波浪阻尼——可能对工作环境和/或海上建筑物的整体疲劳寿命具有深远影响。这提高了风力发电机的使用寿命并且减少了检查和维护需求，同时还方便了对风力发电机的访问。由于在例如低风速且高太阳辐射以及在高风速且低太阳辐射期间发电天气条件交叠，因此太阳能PV也很好地与风力发电相结合工作。此外，对于此类应用，浮动太阳能PV和海上风车可以共享到陆地的电力电缆基础设施。
例如，如在WO2017/209625中描述的，根据上述实施方式的PV发电设备可以用于为养鱼场提供电力。
因此，根据本发明的实施方式提供了新颖且改进的海上光伏发电设备以及相关联的方法。根据一些实施方式，可以使得以降低的安装成本更容易且更安全地在严酷的海上环境中安装这样的发电设备。
在一些实施方式中，可以减少由太阳能电池的加热而引起的电力生产减少的问题，并且可以使实现低的电池操作温度，这增加了能源效率。波浪对发电设备的安装、运行和结构完整性的影响可以低于已知的解决方案，从而确保可靠且长寿命操作。
在另外的实施方式中，提供了如下实施方式，所述实施方式中的每一个构成要寻求专利保护的本公开内容的发明方面：
1.一种太阳能发电设备，该太阳能发电设备包括被布置成浮动在水体上的柔韧垫，在所述垫上缚接有多个光伏(PV)模块，每个模块包括夹在上板与下板之间的光伏电池层并且被缚接至所述垫，使得所述下板位于所述垫的顶表面上或与所述垫的顶表面直接相邻。
2.根据实施方式1所述的太阳能发电设备，其中，所述下板是玻璃板。
3.根据实施方式2所述的太阳能发电设备，其中，所述下板的厚度在0.5mm和4mm之间、在1mm和3mm之间或约为2.5mm。
4.根据任一前述实施方式所述的太阳能发电设备，其中，所述上板是玻璃板或聚合物板。
5.根据实施方式4所述的太阳能发电设备，其中，所述上板的厚度在0.5mm和4mm之间、在1mm和3mm之间或约为2.5mm。
6.根据任一前述实施方式所述的太阳能发电设备，其中，所述上板和所述下板具有相同的厚度。
7.根据任一前述实施方式所述的太阳能发电设备，其中，所述垫的厚度在0.3mm和5mm之间、在0.5mm和1.5mm之间或约为1mm。
8.根据任一前述实施方式所述的太阳能发电设备，其中，所述PV模块中的至少一个借助于附接组件被缚接至所述垫，所述附接组件包括被缚接至所述PV模块的边缘的细长的模块型材以及附接至所述垫的相应的细长的垫型材。
9.根据实施方式8所述的太阳能发电设备，其中，所述PV模块设置有两个模块型材以及两个相应的大致平行的垫型材，所述两个模块型材被缚接至所述PV模块的两个大致平行的相对边缘。
10.根据实施方式8或9所述的太阳能发电设备，其中，所述型材被配置成使得通过以下操作将所述PV模块缚接至所述垫：使所述PV模块上的型材与所述垫上的相应的型材接触，并且使所述型材在大致平行于所述模块型材被缚接至的所述PV模块的边缘的方向上相对于彼此滑动，直到它们到达期望的最终位置为止，在所述最终位置处，基本上防止了通过施加大致垂直于所述PV模块的所述边缘的力而导致所述两个型材的分离。
11.根据实施方式10所述的太阳能发电设备，其中，设置有紧固件，所述紧固件在被接合时防止所述两个型材大致平行于所述PV模块的所述边缘的任何进一步的相对移动。
12.根据实施方式8至11中任一项所述的太阳能发电设备，其中，所述模块型材被粘附地粘合至所述PV模块的所述边缘。
13.根据实施方式8至12中任一项所述的太阳能发电设备，其中，所述垫型材被焊接或被缝合至所述垫。
14.根据实施方式8至13中任一项所述的太阳能发电设备，其中，所述模块型材包括细长的保持功件，所述细长的保持功件大致平行于所述细长的保持功件附接至的所述PV模块的所述边缘而延伸。
15.根据实施方式14所述的太阳能发电设备，其中，所述保持功件借助于细长的框架部被连接至所述PV模块，所述细长的框架部具有通过基座部连接的两个大致平行的腿。
16.根据实施方式15所述的太阳能发电设备，其中，所述腿借助于粘合剂被缚接至所述下玻璃板和所述上玻璃板。
17.根据实施方式15或16所述的太阳能发电设备，其中，所述框架部与所述保持功件成为一体。
18.根据实施方式8至17中任一项所述的太阳能发电设备，其中，所述模块型材沿所述PV模块的整个边缘延伸。
19.根据实施方式15至18中任一项所述的太阳能发电设备，其中，所述垫型材包括细长的保持功件，所述细长的保持功件被配置成与所述模块型材的所述保持功件配对并且使用幅材被缚接至所述垫，这确保了所述垫与所述保持功件之间的间隔沿着所述保持功件的基本上整个长度大致恒定。
20.根据实施方式19所述的太阳能发电设备，其中，所述保持功件之一具有阳部，所述阳部被***另一保持功件的相应***中。
21.根据实施方式20所述的太阳能发电设备，其中，所述阳部包括细长的管或杆，而所述***包括细长的管，所述***的细长的管具有平行于所述***的细长的管的纵轴延伸的狭缝。
22.根据任一前述实施方式所述的太阳能发电设备，其中，所述垫被固定至漂浮元件。
23.根据实施方式22所述的太阳能发电设备，其中，所述漂浮元件是围绕所述垫的环形的细长的漂浮元件。
24.一种安装根据实施方式1至23中任一项所述的浮动光伏发电设备的方法包括以下步骤：将所述柔性垫部署到水体上，使得所述垫在所述水体的表面上浮动或在所述水体的表面处浮动。
25.根据实施方式24所述的方法，其中，所述垫被部署成使得所述下板与所述水体直接接触。
26.根据实施方式24或25所述的方法，其中，从船执行部署所述太阳能发电设备的步骤。
27.根据实施方式26所述的方法，其中，所述方法还包括：运输被折叠并被堆叠在所述船上的所述太阳能发电设备。
28.根据实施方式24或25所述的方法，其中，从基于陆地的位置执行部署所述太阳能发电设备的步骤。
29.一种太阳能发电设备，该太阳能发电设备包括柔韧垫，借助于附接组件在所述柔韧垫上固定有光伏(PV)模块，所述附接组件包括被缚接至所述PV模块的边缘的至少一个细长的模块型材以及附接至所述垫的相应的细长的垫型材，并且所述型材被配置成使得通过以下操作将所述PV模块缚接至所述垫：使所述模块型材与所述相应的垫型材接触，并且使所述型材在大致平行于所述模块型材被缚接至的所述PV模块的所述边缘的方向上相对于彼此滑动，直到它们到达期望的最终位置为止，在所述最终位置处，基本上防止了通过施加大致垂直于所述PV模块的所述边缘的力而导致所述两个型材的分离。
30.根据实施方式29所述的太阳能发电设备，其中，所述PV模块设置有两个模块型材以及两个对应的大致平行的垫型材，所述两个模块型材被缚接至所述PV模块的两个大致平行的相对边缘。
31.根据实施方式29或30所述的太阳能发电设备，其中，设置有紧固件，所述紧固件在被接合时防止所述两个型材大致平行于所述PV模块的所述边缘的任何进一步的相对移动。
32.根据实施方式29至31中任一项所述的太阳能发电设备，其中，所述模块型材或每个模块型材被粘附地粘合至所述PV模块的所述边缘。
33.根据实施方式29至32中任一项所述的太阳能发电设备，其中，所述垫型材或每个垫型材被焊接或被缝合至所述垫。
34.根据实施方式29至33中任一项所述的太阳能发电设备，其中，所述模块型材包括细长的保持功件，所述细长的保持功件大致平行于所述细长的保持功件附接至的所述PV模块的所述边缘而延伸。
35.根据实施方式34所述的太阳能发电设备，其中，所述保持功件借助于细长的框架部被连接至所述PV模块，所述细长的框架部具有通过基座部连接的两个大致平行的腿。
36.根据实施方式29至36中任一项所述的太阳能发电设备，其中，每个PV模块包括夹在上板与下板之间的光伏电池层。
37.根据实施方式36所述的太阳能发电设备，其中，所述腿借助于粘合剂被缚接至所述下板和所述上板。
38.根据实施方式35所述的太阳能发电设备，其中，所述框架部与所述保持功件成为一体。
39.根据实施方式29至38中任一项所述的太阳能发电设备，其中，所述模块型材沿着所述PV模块的整个边缘延伸。
40.根据实施方式34至39中任一项所述的太阳能发电设备，其中，所述垫型材包括细长的保持功件，所述细长的保持功件被配置成与所述模块型材的所述保持功件配对并且使用幅材被缚接至所述垫，这确保了所述垫与所述保持功件之间的间隔沿着所述保持功件的基本上整个长度大致恒定。
41.根据实施方式34至40中任一项所述的太阳能发电设备，其中，所述保持功件中的一个具有阳部，所述阳部被***到所述另一保持功件的相应的***中。
42.根据实施方式41所述的太阳能发电设备，其中，所述阳部包括细长的管或杆，而所述***包括细长的管，所述***的细长的管具有平行于所述***的细长的管的纵轴延伸的狭缝。
43.一种安装根据实施方式29至42中任一项所述的浮动光伏发电设备的方法，所述方法包括通过如下操作将PV模块缚接至所述垫的以下步骤：使所述模块型材与所述相应的垫型材接触，并且使所述型材在大致平行于所述模块型材被缚接至的所述PV模块的所述边缘的方向上相对于彼此滑动，直到它们到达期望的最终位置为止，在所述最终位置处，基本上防止了通过施加通常垂直于所述PV模块的所述边缘的力而导致所述两个型材的分离。
44.根据实施方式43所述的方法，还包括：在执行根据实施方式43所述的方法之后，操作紧固件以防止所述两个型材大致平行于所述PV模块的所述边缘的任何进一步的相对移动。
45.根据实施方式43或44所述的方法，其中，所述模块型材或所述垫型材中的一个具有作为阳部的保持功件，而所述另一型材具有作为***的保持功件，并且所述方法包括：在使所述***相对于所述阳部大致平行于所述模块型材被缚接至的所述PV模块的所述边缘滑动之前，将一个型材的阳部***每个相应的型材的***的端部中，直到所述阳部至少基本上被所述***包围。
46.根据实施方式43至45中任一项所述的方法，其中，所述PV模块设置有被缚接至所述PV模块的大致平行的相对边缘的两个模块型材，并且所述垫可以设置有两个相应的大致平行的垫型材；并且所述方法包括通过同时地、并发地或顺序地进行以下操作而将所述PV模块缚接至所述垫：使所述两个模块型材都与它们相应的垫型材接触，并且使所述型材在大致平行于每个模块型材被缚接至的所述PV模块的所述边缘的方向上相对于彼此滑动，直到它们到达期望的最终位置为止，在所述最终位置处，基本上避免了通过施加大致垂直于所述PV模块的所述边缘的力而导致所述型材的分离。
47.根据实施方式43至46中任一项所述的方法，还包括在执行将所述PV模块缚接至所述垫的步骤之前将所述垫部署到水体上的步骤。
48.根据实施方式43至46中任一项所述的方法，还包括在所述PV模块已经被缚接至所述垫之后将所述垫部署到水体上的步骤。
49.根据实施方式47或48中任一项所述的方法，其中，所述PV模块包括夹在上板与下板之间的光伏电池层，并且所述方法包括将所述发电设备部署成使得所述下板与所述水体直接接触。
在以上任何实施方式中，每个模块1可以借助于作为钢性板的上板7基本上是刚性的，可以借助于作为刚性板的下板8基本上是钢性的，或者可以借助于作为刚性板的上板和下板二者基本上是刚性的。由于模块基本上是刚性的，因此模块不适合折叠或弯曲。
在以上任何实施方式中，模块可以是不互相连接但仅固定至垫2的单独模块。因此，每个模块1可以与其他模块间隔开。由于彼此间隔开，因此模块1自身不被物理链接。例如，这可以减少对模块1或布置在模块内的PV电池的损坏的风险。
模块1可以例如以x-y图案被布置，该x-y图案具有模块的行和列，每行和每列包括多个单独的模块1。
如图9和图10中所示，在以上任何实施方式中，每个模块1可以包括用于电分配的一个或更多个接线盒21a至21c、22a至22c。如具有接线盒21a至21c的图9中所示，接线盒可以被定位在模块1的顶表面即面朝上的表面上。可替选地，如具有接线盒22a至22c的图10中所示，接线盒可以被定位在模块1的侧表面上。可替选地，接线盒可以被定位在型材10上(这种情况未示出)。
有利地，通过将接线盒定位在这些配置中的一种中，可以在模块1与垫2之间获得不间断的平坦表面。如在图9和图10中看到的，接线盒22a至22c、23a至23c可以优选地被放置在太阳能面板模块1的侧边缘或正面上或与太阳能面板模块1的侧边缘或正面相邻。

Claims (21)

1.一种太阳能发电设备，所述太阳能发电设备包括柔韧垫，借助于附接组件在所述柔韧垫上固定有光伏(PV)模块，所述附接组件包括被缚接至所述PV模块的边缘的至少一个细长模块型材以及附接至所述垫的相应的细长垫型材，并且所述型材被配置成使得通过如下方式将所述PV模块缚接至所述垫：使所述模块型材与所述相应的垫型材接触并且使所述型材在大致平行于所述模块型材被缚接至的所述PV模块的所述边缘的方向上相对于彼此滑动，直到它们到达期望的最终位置为止，在所述最终位置处，基本上防止了通过施加大致垂直于所述PV模块的所述边缘的力而导致两个型材的分离。
2.根据权利要求1所述的太阳能发电设备，其中，所述PV模块设置有两个模块型材以及两个相应的大致平行的垫型材，所述两个模块型材被缚接至所述PV模块的两个大致平行的相对边缘。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能发电设备，其中，设置有紧固件，所述紧固件在被接合时防止所述两个型材大致平行于所述PV模块的所述边缘的任何进一步的相对移动。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳能发电设备，其中，所述模块型材或每个模块型材被粘附地粘合至所述PV模块的所述边缘。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的太阳能发电设备，其中，所述垫型材或每个垫型材被焊接或被缝合至所述垫。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的太阳能发电设备，其中，所述模块型材包括细长的保持功件，所述细长的保持功件大致平行于所述细长的保持功件被附接至的所述PV模块的所述边缘而延伸。
7.根据权利要求6所述的太阳能发电设备，其中，所述保持功件借助于细长的框架部被连接至所述PV模块，所述细长的框架部具有通过基座部连接的两个大致平行的腿。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的太阳能发电设备，其中，每个PV模块包括夹在上板与下板之间的光伏电池层。
9.根据权利要求8所述的太阳能发电设备，其中，所述腿借助于粘合剂被缚接至所述下板和所述上板。
10.根据权利要求7所述的太阳能发电设备，其中，所述框架部与所述保持功件成为一体。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的太阳能发电设备，其中，所述模块型材沿着所述PV模块的整个边缘延伸。
12.根据权利要求6至11中任一项所述的太阳能发电设备，其中，所述垫型材包括细长的保持功件，所述细长的保持功件被配置成与所述模块型材的所述保持功件配对并且使用幅材被缚接至所述垫，这确保所述垫与所述保持功件之间的间隔沿着所述保持功件的基本上整个长度大致恒定。
13.根据权利要求6至12中任一项所述的太阳能发电设备，其中，所述保持功件之一具有阳部，所述阳部被***到另一保持功件的相应的***中。
14.根据权利要求13所述的太阳能发电设备，其中，所述阳部包括细长的管或杆，而所述***包括细长的管，所述***的细长的管具有平行于所述***的细长的管的纵轴延伸的狭缝。
15.一种安装根据权利要求1至14中任一项所述的浮动光伏发电设备的方法，包括通过如下方式将PV模块缚接至垫的以下步骤：使模块型材与相应的垫型材接触，并且使所述型材在大致平行于所述模块型材被缚接至的所述PV模块的边缘的方向上相对于彼此滑动，直到它们到达期望的最终位置为止，在所述最终位置处，基本上避免了通过施加大致垂直于所述PV模块的所述边缘的力而导致两个型材的分离。
16.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括：在执行根据权利要求15所述的方法之后，操作紧固件以防止所述两个型材大致平行于所述PV模块的所述边缘的任何进一步的相对移动。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其中，所述模块型材或所述垫型材中的一个具有作为阳部的保持功件，而所述另一型材具有作为***的保持功件，并且所述方法包括：在使所述***相对于所述阳部大致平行于所述模块型材被缚接至的所述PV模块的所述边缘滑动之前，将一个型材的阳部***每个相应的型材的***的端部中，直到所述阳部至少基本上被所述***包围。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，其中，所述PV模块设置有两个模块型材，所述两个模块型材被缚接至所述PV模块的大致平行的相对边缘，所述垫可以设置有两个相应的大致平行的垫型材；并且所述方法包括通过同时地、并发地或顺序地进行以下操作来将PV模块缚接至所述垫：使所述两个模块型材都与它们相应的垫型材接触，并且使所述型材在大致平行于每个模块型材被缚接至的所述PV模块的所述边缘的方向上相对于彼此滑动，直到它们到达期望的最终位置为止，在所述最终位置处，基本上避免了通过施加大致垂直于所述PV模块的所述边缘的力而导致所述型材的分离。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的方法，还包括在执行将所述PV模块缚接至所述垫的步骤之前，将所述垫部署到水体上的步骤。
20.根据权利要求15至18中任一项所述的方法，还包括在所述PV模块已经被缚接至所述垫之后将所述垫部署到水体上的步骤。
21.根据权利要求19或20中任一项所述的方法，其中，所述PV模块包括夹在上板与下板之间的光伏电池层，并且所述方法包括将所述发电设备部署成使得所述下板与所述水体直接接触。
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